Механизм поляризации

Прежде всего, нам нужно знать определение поляризации, прежде чем перейти к механизму. Поляризация на самом деле представляет собой выравнивание дипольных моментов фиксированных или индуцированных диполей в направлении внешнего электрического поля. Механизм поляризации связан с тем, как молекула или атом реагируют на внешнее электрическое поле. Просто можно сказать, что это приводит к расположению диполей.
Существуют четыре основных типа механизмов поляризации. Это электронная поляризация, дипольная или ориентационная поляризация, ионная поляризация и интерфейсная поляризация. Давайте подробно обсудим различные типы поляризации.

Электронная поляризация

Здесь нейтральные атомы поляризуются, что приводит к смещению электронов. Это также известно как атомная поляризация. Можно просто сказать, что относительно ядра центр электронов смещается. Таким образом, формируется дипольный момент, как показано ниже.

Ориентационная поляризация

Это также известно как дипольная поляризация. Из-за теплового равновесия молекул в нормальном состоянии диполи будут случайно ориентированы. Когда применяется внешнее электрическое поле, происходит поляризация. Теперь диполи будут ориентироваться до некоторой степени, как показано на рисунке 2. Например: обычно это происходит в газах и жидкостях, таких как H2O, HCl и т.д.

Ионная поляризация

Как следует из названия, это поляризация ионов. Она приводит к смещению ионов и образованию дипольного момента. Обычно это происходит в твердых материалах. Например: NaCl. В нормальном состоянии он содержит некоторые диполи, которые взаимно компенсируют друг друга. Это показано на рисунке 3.

Интерфейсная поляризация

Это также известно как пространственная зарядовая поляризация. Здесь, из-за внешнего электрического поля, происходит ориентация зарядовых диполей на границе между электродом и материалом. То есть, когда применяется внешнее электрическое поле, некоторые положительные заряды перемещаются к границе зерна, что приводит к их сбору. Это показано на рисунке 4.

Однако, в большинстве случаев в одном материале присутствует более одного типа поляризации. Электронная поляризация происходит практически во всех материалах. Поэтому для нас характеризация диэлектрических свойств реальных материалов может быть действительно сложной. Для определения общей поляризации мы будем учитывать все другие типы поляризации, кроме интерфейсной. Причина в том, что у нас нет метода для вычисления зарядов, присутствующих в интерфейсной поляризации.

Когда мы рассматриваем четыре механизма поляризации, мы видим, что объем смещенных сущностей различен для каждого из них. Можно заметить, что масса постепенно увеличивается от электронной до ориентационной поляризации. Частота внешнего электрического поля напрямую связана с этой массой. Таким образом, можно заключить, что, когда увеличивается масса, подлежащая смещению, время, необходимое для этого, также увеличивается.
Далее, мы можем обсудить, как диэлектрическая постоянная немагнитных диэлектриков, происходящая от электрической части, связана с показателем преломления (при высокой частоте 1012-1013 Гц). Это выражается формулой

Например, у C (алмаза) естьи n2 равно 5.85, и доминирующая поляризация — электронная. Для Ge,и n2 равно 16.73, имея электронную поляризацию. Для H2O,и n2 = 1.77, имея электронную, дипольную и ионную поляризацию.