Электронная поляризация

Так как под влиянием внешнего электрического поля центр ядра и центр облака электронов разделяются, между ними возникает сила притяжения в соответствии с законом Кулона. Предположим, что при расстоянии x между центром ядра и облаком электронов устанавливается равновесие. Это означает, что на расстоянии x силы, действующие на ядро или облако электронов из-за внешнего электрического поля и закона Кулона, становятся одинаковыми и противоположными. Очевидно, что радиус ядра намного больше, чем у облака электронов. Поэтому относительно облака электронов ядро можно рассматривать как точечный заряд. Таким образом, электростатическая сила, действующая на ядро, будет +E.Z.e. Теперь ядро смещено от центра облака электронов на расстояние x.

Согласно теореме Гаусса, сила, действующая от отрицательного облака электронов на положительное ядро, будет зависеть только от части облака, заключенной в сфере радиуса x. Часть облака за пределами сферы радиуса x не оказывает никакой силы на ядро. Теперь, объем сферы радиуса x составляет (4/3)πx3, а объем сферы радиуса R составляет (4/3)πR3.
Общий отрицательный заряд облака электронов составляет -Ze, и мы уже предположили, что он равномерно распределен по всему объему облака.

Таким образом, количество отрицательного заряда, заключенного в сфере радиуса x, составляет,

Только этот заряд будет оказывать кулоновскую силу на ядро. Согласно закону Кулона, сила будет

В условиях равновесия,

Теперь дипольный момент ядра составляет Zex, так как дипольный момент — это произведение заряда ядра на расстояние смещения. Подставляя выражение для x в выражение для дипольного момента, получаем,

Поляризация определяется как число дипольных моментов на единицу объема материала. Если N — это число дипольных моментов на единицу объема, то поляризация будет равна,

Из вышеуказанного выражения следует, что электронная поляризация или атомная поляризация зависит от радиуса (или объема) атома и числа атомов, находящихся в единице объема материала.

Рассмотрим одиночный атом с атомным номером Z. Пусть +e кулон — это заряд каждого протона в ядре, а -e кулон — это заряд каждого электрона, окружающего ядро. Все обращающиеся электроны в атоме образуют сферическое облако отрицательного заряда, окружающее положительно заряженное ядро. Заряд ядра составляет +Ze кулоны, а заряд отрицательного облака электронов составляет -Ze кулоны. Предположим также, что отрицательный заряд электронного облака равномерно распределен на сфере радиуса R. Когда нет влияния какого-либо внешнего электрического поля, центр этой сферы и центр ядра атома совпадают. Теперь, предположим, что на атом действует внешнее электрическое поле интенсивностью E вольт на метр. Из-за этого внешнего электрического поля ядро атома смещается в сторону отрицательной интенсивности поля, а электронное облако — в сторону положительной интенсивности поля.

Заявление: Уважайте оригинальные, хорошие статьи стоят того, чтобы их делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.