Elektronik Polarizasyon

Dış elektrik alanının etkisiyle çekirdek merkezi ve elektron bulutunun merkezi birbirinden ayrılırken, bu iki nokta arasında Coulomb yasasına göre bir çekiş kuvveti geliştirilir. Diyelim ki, çekirdek merkezi ile elektron bulutunun arasındaki ayrılış mesafesi x olsun, denge kurulur. Bu, ayrılış mesafesi x olan yerde, dış elektrik alanın neden olduğu ve Coulomb yasası nedeniyle çekirdek veya elektron bulutuna etki eden kuvvetlerin aynı ve zıt olması demektir. Açıktır ki, çekirdeğin yarıçapı elektron bulutunun yarıçapından çok daha büyüktür. Bu nedenle, elektron bulutuna göre çekirdek noktasal yük olarak kabul edilebilir. Böylece, çekirdekte etkili olan elektrostatik kuvvet +E.Z.e olacaktır. Şimdi çekirdek, elektron bulutunun merkezinden x mesafesine kaymıştır.

Göre Gauss teoremi, negatif elektron bulutunun pozitif çekirdeğe uyguladığı kuvvet sadece x yarıçaplı kürenin içine alınan bulut parçası tarafından oluşur. X yarıçaplı kürenin dışında kalan bulut parçası çekirdeğe herhangi bir kuvvet uygulamaz. Şimdi, x yarıçaplı kürenin hacmi (4/3)πx3 ve R yarıçaplı kürenin hacmi (4/3)πR3.
Şimdi, elektron bulutunun toplam negatif yükü -Ze ve bunun bulutun hacmi boyunca düzgün dağıldığını zaten kabul etmiştik.

Bu nedenle, x yarıçaplı kürenin içinde kalan negatif yük miktarı,

Sadece bu kadar yük, çekirdeğe coulombik kuvvet uygular. Yani, göre Coulomb yasası, kuvvet,

Denge koşulunda,

Şimdi, dipol anlık değer Zex olacak çünkü dipol anlık değeri, çekirdeğin yükünün ve yer değiştirme mesafesinin ürünüdür. Şimdi, x ifadesini dipol anlık değer ifadesine koyduğumuzda elde ederiz,

Polarizasyon, malzemenin birim hacmi başına dipol anlık değer sayısı olarak tanımlanır. Eğer N, birim hacim başına dipol anlık değer sayısıysa, polarizasyon,

Yukarıdaki ifadeden, elektronik polarizasyon veya atomik polarizasyon, atomun yarıçapına (veya hacmine) ve malzemenin birim hacmi başına bulunan atom sayısına bağlı olduğunu buluruz.

Tek bir atomu düşünelim, atomin atom numarası Z olsun. Diyelim ki, çekirdekteki her protonun yükü +e kulomb ve çekirdeği çevreleyen her elektronun yükü -e kulomb. Atomun tüm yörüngen elektronları, pozitif yüklü çekirdeği çevreleyen negatif yükli bir küresel bulut oluşturur. Çekirdeğin yükü +Ze kulomb ve elektron bulutunun negatif yükü -Ze kulomb'dur. Ayrıca, elektron bulutunun negatif yükünün yarıçapı R olan bir kürede homojen dağıldığını varsayalım. Herhangi bir dış elektrik alanının etkisi olmadığında, bu kürenin merkezi ve atomin çekirdeğinin merkezi çakışır. Şimdi, diyelim ki, atoma E volt per metre yoğunluğunda bir dış elektrik alanı uygulanır. Bu dış elektrik alan nedeniyle, atomin çekirdeği alanın negatif yoğunluğu yönünde ve elektron bulutu ise pozitif yoğunluğu yönünde kayar.

Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılabilir, eğer telif hakkı varsa silme isteyiniz.