پولاریزاسیون الکترونیکی

به دلیل تأثیر میدان الکتریکی خارجی، مرکز هسته و مرکز ابر الکترون جدا شده‌اند، بنابراین طبق قانون کولمب، نیروی جذب بین آنها ایجاد می‌شود. فرض کنید در فاصله x، تعادل برقرار است. این بدان معناست که در فاصله x، نیروهای وارد بر هسته یا ابر الکترون به دلیل میدان الکتریکی خارجی و قانون کولمب با هم برابر و متضاد می‌شوند. واضح است که شعاع هسته بسیار بیشتر از شعاع ابر الکترون است. بنابراین نسبت به ابر الکترون، هسته را می‌توان به عنوان بار نقطه‌ای در نظر گرفت. بنابراین، نیروی الکترواستاتیک وارد بر هسته +E.Z.e خواهد بود. حالا هسته به فاصله x از مرکز ابر الکترون جابجا شده است.

طبق قضیه گاوس، نیروی ناشی از ابر الکترون منفی وارد بر هسته مثبت فقط به دلیل بخشی از ابر که در داخل کره‌ای با شعاع x قرار گرفته است، اعمال می‌شود. بخشی از ابر خارج از کره‌ای با شعاع x هیچ نیرویی روی هسته اعمال نمی‌کند. حالا، حجم کره‌ای با شعاع x برابر (4/3)πx3 و حجم کره‌ای با شعاع R برابر (4/3)πR3 است.
حالا مجموع بار منفی ابر الکترون -Ze است و ما قبلاً فرض کرده‌ایم که این بار به طور یکنواخت در سراسر حجم ابر توزیع شده است.

بنابراین، مقدار بار منفی محصور شده در کره‌ای با شعاع x برابر است با،

فقط این مقدار بار نیروی کولومی را بر هسته اعمال خواهد کرد. بنابراین، طبق قانون کولمب، نیرو برابر است با

در شرایط تعادل،

حالا گشتاور دوقطبی هسته Zex است زیرا گشتاور دوقطبی حاصل ضرب بار هسته و فاصله جابجایی است. حالا با قرار دادن عبارت x در عبارت گشتاور دوقطبی، بدست می‌آوریم،

پولاریزاسیون به عنوان تعداد گشتاورهای دوقطبی بر واحد حجم ماده تعریف می‌شود. اگر N تعداد گشتاورهای دوقطبی بر واحد حجم باشد، پولاریزاسیون خواهد بود،

از این عبارت مشخص می‌شود که پولاریزاسیون الکترونیکی یا پولاریزاسیون اتمی به شعاع (یا حجم) اتم و تعداد اتم‌های موجود در واحد حجم ماده بستگی دارد.

فرض کنید یک اتم با عدد اتمی Z را در نظر بگیریم. فرض کنید +e کولوم بار هر پروتون در هسته و -e کولوم بار هر الکترون دور هسته است. تمام الکترون‌های مداری در اتم یک ابر منفی از بار حول هسته مثبت تشکیل می‌دهند. بار هسته +Ze کولوم و بار ابر الکترون‌ها -Ze کولوم است. فرض کنید که بار منفی ابر الکترون‌ها به صورت یکنواخت بر روی کره‌ای با شعاع R توزیع شده است. وقتی تأثیر هیچ میدان الکتریکی خارجی وجود ندارد، مرکز این کره و مرکز هسته اتم با هم منطبق هستند. حالا، فرض کنید یک میدان الکتریکی خارجی با شدت E ولت بر متر بر اتم اعمال شده است. به دلیل این میدان الکتریکی خارجی، هسته اتم به سمت شدت منفی میدان و ابر الکترون به سمت شدت مثبت میدان حرکت می‌کند.

بیانیه: احترام به مقالات اصلی و خوبی که ارزش به اشتراک گذاشتن را دارند، اگر نقض حق تکثیر وجود دارد لطفاً تماس بگیرید تا حذف شود.