Polarización electrónica

Debido á influencia do campo eléctrico externo, o centro do núcleo e o centro da nube de electróns están separados, o que xerará unha forza de atracción entre eles segundo a lei de Coulomb. Dígase que, a unha distancia de separación x entre o centro do núcleo e a nube de electróns, estabelecese o equilibrio. Isto significa que, a unha distancia de separación x, as forzas que actúan sobre o núcleo ou a nube de electróns debido ao campo eléctrico externo e a a lei de Coulomb son as mesmas e opostas. É obvio que o raio do núcleo é moito maior que o da nube de electróns. Polo tanto, en relación coa nube de electróns, o núcleo pode considerarse como unha carga puntual. Así, a forza electrostática que actúa sobre o núcleo sería +E.Z.e. Agora, o núcleo foi desprazado do centro da nube de electróns a unha distancia x.

Segundo o teorema de Gauss, a forza debida á nube de electróns negativos que actúa sobre o núcleo positivo só será debido á parte da nube encerrada na esfera de raio x. A parte da nube fóra da esfera de raio x non aplica ningunha forza sobre o núcleo. Agora, o volume da esfera de raio x é (4/3)πx3 e o volume da esfera de raio R é (4/3)πR3.
Agora, a carga negativa total da nube de electróns é -Ze e xa consideramos que está distribuída uniformemente a lo largo do volume da nube.

Polo tanto, a cantidade de carga negativa encerrada pola esfera de raio x é,

Só esta cantidade de carga aplicará forza coulombiana sobre o núcleo. Así, segundo a lei de Coulomb, a forza sería

Nas condicións de equilibrio,

Agora, o momento dipolar do núcleo é Zex, xa que o momento dipolar é o produto da carga do núcleo e a distancia de desprazamento. Agora, substituíndo a expresión de x na expresión do momento dipolar, obtemos,

A polarización defínese como o número de momentos dipolares por unidade de volume do material. Se N é o número de momentos dipolares por unidade de volume, a polarización sería,

A partir da expresión anterior, descubrimos que a polarización electrónica ou polarización atómica depende do raio (ou volume) do átomo e do número de átomos presentes no volume unitario do material.

Consideremos un único átomo de número atómico Z. Dígase que +e coulomb é a carga de cada protón no núcleo e -e coulomb é a carga de cada electrón que rodea o núcleo. Todos os electróns orbitais no átomo forman unha nube esférica de carga negativa que rodea o núcleo cargado positivamente. A carga do núcleo é +Ze coulombs e a carga da nube negativa de electróns é -Ze coulombs. Supoñamos tamén que a carga negativa da nube de electróns está homoxéneamente distribuída nunha esfera de raio R. Cando non hai influencia dun campo eléctrico externo, o centro desta esfera e o centro do núcleo do átomo coinciden. Agora, dígase que se aplica un campo eléctrico externo de intensidade E volt por metro no átomo. Debido a este campo eléctrico externo, o núcleo do átomo desprázase cara á intensidade negativa do campo e a nube de electróns desprázase cara á intensidade positiva do campo.

Declaración: Respetar o original, artigos bóns merécen ser compartidos, se hai infracción por favor contacte para eliminar.