Ηλεκτρονική Πολάριση

Λόγω της επιρροής του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, το κέντρο του πυρήνα και το κέντρο της νεφέλης των ηλεκτρονίων χωρίζονται, θα αναπτυχθεί μια δύναμη ελκύσεως μεταξύ τους σύμφωνα με το Νόμο του Coulomb. Ας πούμε, στην απόσταση x, που είναι η απόσταση χωρισμού του κέντρου του πυρήνα και της νεφέλης των ηλεκτρονίων, εδραιώνεται ισορροπία. Αυτό σημαίνει ότι στην απόσταση x, οι δυνάμεις που ενεργούν στον πυρήνα ή τη νεφέλη των ηλεκτρονίων λόγω του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου και του Νόμου του Coulomb γίνονται ίδιες και αντίθετες. Είναι προφανές ότι ο μέσος ακτίνας του πυρήνα είναι πολύ μεγαλύτερος από την νεφέλη των ηλεκτρονίων. Έτσι, σε σχέση με τη νεφέλη των ηλεκτρονίων, ο πυρήνας μπορεί να θεωρηθεί ως σημειακό φορτίο. Άρα, η ηλεκτροστατική δύναμη που ενεργεί στον πυρήνα θα είναι +E.Z.e. Τώρα, ο πυρήνας έχει μετακινηθεί από το κέντρο της νεφέλης των ηλεκτρονίων κατά μια απόσταση x.

Σύμφωνα με το Θεώρημα του Gauss, η δύναμη που ενεργεί στον θετικό πυρήνα από την αρνητική νεφέλη των ηλεκτρονίων θα είναι μόνο λόγω της περιοχής της νεφέλης που περιβάλλεται από τον σφαιρικό τόπο με ακτίνα x. Η περιοχή της νεφέλης εκτός του σφαιρικού τόπου με ακτίνα x δεν εφαρμόζει καμία δύναμη στον πυρήνα. Τώρα, το όγκος του σφαιρικού τόπου με ακτίνα x είναι (4/3)πx3 και ο όγκος του σφαιρικού τόπου με ακτίνα R είναι (4/3)πR3.
Τώρα, το συνολικό αρνητικό φορτίο της νεφέλης των ηλεκτρονίων είναι -Ze και έχουμε ήδη θεωρήσει ότι είναι ομοιόμορφα διανεμημένο σε όλο τον όγκο της νεφέλης.

Άρα, η ποσότητα του αρνητικού φορτίου που περιβάλλεται από τον σφαιρικό τόπο με ακτίνα x είναι,

Μόνο αυτό το φορτίο θα εφαρμόσει κουλομπική δύναμη στον πυρήνα. Άρα, σύμφωνα με το Νόμο του Coulomb, η δύναμη θα είναι

Σε συνθήκες ισορροπίας,

Τώρα, το διπόλευμα του πυρήνα είναι Zex, καθώς το διπόλευμα είναι το γινόμενο του φορτίου του πυρήνα και της απόστασης της μετακίνησης. Τώρα, βάζοντας την έκφραση του x στην έκφραση του διπόλευματος, παίρνουμε,

Η πολάριση ορίζεται ως το πλήθος διπόλευματος ανά μοναδικό όγκο του υλικού. Αν N είναι το πλήθος των διπόλευματος ανά μοναδικό όγκο, η πολάριση θα είναι,

Από την παραπάνω έκφραση, βρίσκουμε ότι η ηλεκτρονική πολάριση ή η ατομική πολάριση εξαρτάται από την ακτίνα (ή τον όγκο) του ατόμου και το πλήθος ατόμων που παρίστανται σε μοναδικό όγκο του υλικού.

Ας θεωρήσουμε ένα μόνο άτομο με ατομικό αριθμό Z. Ας πούμε, +e coulomb είναι το φορτίο κάθε πρωτονίου στον πυρήνα και -e coulomb είναι το φορτίο κάθε ηλεκτρονίου που περιβάλλει τον πυρήνα. Όλα τα περιστρεφόμενα ηλεκτρόνια στο άτομο σχηματίζουν μια σφαιρική νεφέλη αρνητικού φορτίου που περιβάλλει το θετικά φορτισμένον πυρήνα. Το φορτίο του πυρήνα είναι +Ze coulombs και το φορτίο της αρνητικής νεφέλης των ηλεκτρονίων είναι -Ze coulombs. Ας υποθέσουμε επίσης ότι το αρνητικό φορτίο της νεφέλης των ηλεκτρονίων είναι ομοιόμορφα διανεμημένο σε μια σφαίρα με ακτίνα R. Όταν δεν υπάρχει επιρροή κάποιου εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, το κέντρο αυτής της σφαίρας και το κέντρο του πυρήνα του ατόμου συμπίπτουν. Τώρα, ας πούμε ότι εφαρμόζεται ένα εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο με ένταση E βολτανά μέτρο στο άτομο. Λόγω αυτού του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου, ο πυρήνας του ατόμου μετακινείται προς την αρνητική ένταση του πεδίου και η νεφέλη των ηλεκτρονίων μετακινείται προς τη θετική ένταση του πεδίου.

Δήλωση: Σεβαστείτε το αρχικό, καλά άρθρα αξίζουν να μοιραστούν, αν υπάρχει παραβίαση δικαιωμάτων πληροφορίας επικοινωνήστε για διαγραφή.