Електронна поляризация

Тъй като в резултат на влиянието на външното електрическо поле центърът на ядрото и центърът на облака от електрони се разделят, между тях ще възникне привличаща сила според закона на Кулон. Да кажем, при разстояние x между центъра на ядрото и облака от електрони, установено е равновесие. Това означава, че при разстояние x, силите, действащи върху ядрото или облака от електрони поради външното електрическо поле и закона на Кулон, стават еднакви и противоположни. Очевидно, радиусът на ядрото е много по-голям от този на облака от електрони. Така че, в отношение към облака от електрони, ядрото може да бъде считано за точков заряд. Следователно, електростатичната сила, действаща върху ядрото, би била +E.Z.e. Сега ядрото е изместено от центъра на облака от електрони на разстояние x.

Според теоремата на Гаус, силата, причинена от отрицателния облак от електрони, действаща върху положителното ядро, ще бъде само от частта на облака, заградена от сфера с радиус x. Частта от облака, намираща се извън сфера с радиус x, не оказва никаква сила върху ядрото. Сега, обемът на сфера с радиус x е (4/3)πx3, а обемът на сфера с радиус R е (4/3)πR3.
Общият отрицателен заряд на облака от електрони е -Ze и вече сме предположили, че той е равномерно разпределен през обема на облака.

Следователно, количеството отрицателен заряд, заградено от сфера с радиус x, е,

Само толкова заряд ще приложи кулонова сила върху ядрото. Следователно, според закона на Кулон, силата би била

В условията на равновесие,

Диполният момент на ядрото е Zex, тъй като диполният момент е произведение от заряда на ядрото и разстоянието на изместване. Сега, замествайки израза за x в израза за диполния момент, получаваме,

Поляризацията е дефинирана като броят на диполни моменти в единица обем на материала. Ако N е броят на диполни моменти в единица обем, поляризацията би била,

От горния израз се установява, че електронната поляризация или атомна поляризация зависи от радиуса (или обема) на атома и броя на атомите, налични в единица обем на материала.

Нека разгледаме един единствен атом с атомен номер Z. Дайте, +e кулона е зарядът на всеки протон в ядрото, а -e кулона е зарядът на всеки електрон, който обикаля ядрото. Всички обикалящи електрони в атома формират сферичен облак от отрицателен заряд около положително зареденото ядро. Зарядът на ядрото е +Ze кулона, а зарядът на отрицателния облак от електрони е -Ze кулона. Нека допуснем, че отрицателният заряд на облака от електрони е хомогенно разпределен върху сфера с радиус R. Когато няма влияние на никакво външно електрическо поле, центърът на тази сфера и центърът на ядрото на атома съвпадат. Сега, нека външно електрическо поле с интензитет E волта на метър бъде приложено върху атома. В резултат на това външно електрическо поле, ядрото на атома се измества към отрицателния интензитет на полето, а облакът от електрони се измества към положителния интензитет на полето.

Заявление: Уважавайте оригинала, добри статии са стойни за споделяне, ако има нарушение на правата, моля, се обратете за изтриване.