Elektronička polarižacija

Kako je zbog utjecaja vanjskog električnog polja središte jezgra i središte oblaka elektrona odvojeno, između njih će se razviti privlačna sila prema Coulombovu zakonu. Recimo da na udaljenosti x, gdje su središte jezgra i oblak elektrona odvojeni, postavlja se ravnoteža. To znači da na udaljenosti x, sile koje djeluju na jezgro ili oblak elektrona zbog vanjskog električnog polja i zbog Coulombova zakona postaju jednake i suprotne. Očito je da je polumjer jezgra mnogo veći od polumjera oblaka elektrona. Stoga se u odnosu na oblak elektrona, jezgro može smatrati točkovnim nabojem. Stoga bi elektrostatička sila koja djeluje na jezgro bila +E.Z.e. Sada je jezgro pomaknuto od središta oblaka elektrona za udaljenost x.

Prema Gaussovom teoremu, sila koja djeluje na pozitivno jezgro zbog negativnog oblaka elektrona bit će samo zbog dijela oblaka koji je uključen u sferu polumjera x. Dijelovi oblaka izvan sfere polumjera x neće djelovati nijednu silu na jezgro. Sada, volumen sfere polumjera x je (4/3)πx3 a volumen sfere polumjera R je (4/3)πR3.
Sada, ukupni negativni naboj oblaka elektrona je -Ze i već smo pretpostavili da je ravnomjerno raspodijeljen kroz volumen oblaka.

Stoga, količina negativnog naboja uključena u sferu polumjera x je,

Samo ova količina naboja će djelovati coulombovu silu na jezgro. Stoga, prema Coulombovu zakonu, sila bi bila

U uvjetima ravnoteže,

Sada je dipolni moment jezgra Zex jer je dipolni moment umnožak naboja jezgra i udaljenosti pomaka. Stavljajući izraz za x u izraz za dipolni moment, dobivamo,

Polarizacija se definira kao broj dipolnih momenata po jedinici volumena materijala. Ako je N broj dipolnih momenata po jedinici volumena, polarizacija bi bila,

Iz gornjeg izraza vidi se da je elektronska polarizacija ili atomska polarizacija ovisna o polumjeru (ili volumenu) atoma i broju atoma prisutnih u jedinici volumena materijala.

Recimo da razmatramo jedan atom s atomskim brojem Z. Recimo da je +e kulon naboj svakog protona u jezgru, a -e kulon naboj svakog elektrona oko jezgra. Svi elektroni koji kruže oko atoma čine sferni oblak negativnog naboja oko pozitivno nabojenog jezgra. Naboj jezgra je +Ze kulona, a naboj negativnog oblaka elektrona je -Ze kulona. Pretpostavimo da je negativni naboj elektronskog oblaka homogeno raspodijeljen na sferi polumjera R. Kada nema utjecaja bilo kakvog vanjskog električnog polja, središte ove sfere i središte jezgra atoma se podudaraju. Sada, recimo da se vanjsko električno polje intenziteta E volt po metru primijeni na atom. Zbog ovog vanjskog električnog polja, jezgro atoma pomiče se prema negativnoj intenzitetu polja, a elektronski oblak pomiče se prema pozitivnoj intenzitetu polja.

Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijede podijeliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirajte zamolbu za brisanje.