Polarization Điện Tử

Do dự ảnh hưởng của trường điện bên ngoài, tâm hạt nhân và tâm đám mây electron bị tách ra, sẽ có một lực hấp dẫn phát triển giữa chúng theo định luật Coulomb. Giả sử, tại khoảng cách tách rời giữa tâm hạt nhân và đám mây electron là x, cân bằng được thiết lập. Điều đó có nghĩa là tại khoảng cách tách rời x, các lực tác dụng lên hạt nhân hoặc đám mây electron do trường điện bên ngoài và do định luật Coulomb trở nên giống nhau và ngược chiều. Rõ ràng rằng bán kính của hạt nhân lớn hơn nhiều so với đám mây electron. Vì vậy, đối với đám mây electron, hạt nhân có thể được coi như một điểm điện tích. Do đó, lực tĩnh điện tác động lên hạt nhân sẽ là +E.Z.e. Bây giờ, hạt nhân đã dịch chuyển từ tâm của đám mây electron một khoảng cách x.

Theo định lý Gauss, lực do đám mây electron âm tác động lên hạt nhân dương chỉ đến từ phần đám mây được bao quanh bởi quả cầu bán kính x. Phần đám mây nằm ngoài quả cầu bán kính x không áp dụng bất kỳ lực nào lên hạt nhân. Bây giờ, thể tích của quả cầu bán kính x là (4/3)πx3 và thể tích của quả cầu bán kính R là (4/3)πR3.
Tổng điện tích âm của đám mây electron là -Ze và chúng ta đã coi nó phân bố đồng đều trong toàn bộ thể tích của đám mây.

Do đó, lượng điện tích âm được bao quanh bởi quả cầu bán kính x là,

Chỉ có lượng điện tích này sẽ tạo ra lực coulomb trên hạt nhân. Vì vậy, theo định luật Coulomb, lực sẽ là

Ở điều kiện cân bằng,

Bây giờ, mô men dipole của hạt nhân là Zex vì mô men dipole là sản phẩm của điện tích hạt nhân và khoảng cách dịch chuyển. Bây giờ, thay biểu thức của x vào biểu thức của mô men dipole, chúng ta có,

Polarization được định nghĩa là số mô men dipole mỗi đơn vị thể tích của vật liệu. Nếu N là số mô men dipole mỗi đơn vị thể tích, polarization sẽ là,

Từ biểu thức trên, ta thấy rằng polarization điện tử hay polarization nguyên tử phụ thuộc vào bán kính (hoặc thể tích) của nguyên tử và số nguyên tử có trong đơn vị thể tích của vật liệu.

Hãy xem xét một nguyên tử có số nguyên tử là Z. Giả sử, +e coulomb là điện tích của mỗi proton trong hạt nhân và -e coulomb là điện tích của mỗi electron xung quanh hạt nhân. Tất cả các electron quỹ đạo trong nguyên tử tạo thành một đám mây hình cầu của điện tích âm bao quanh hạt nhân mang điện tích dương. Điện tích của hạt nhân là +Ze coulombs và điện tích của đám mây electron âm là -Ze coulombs. Hãy cũng giả sử rằng điện tích âm của đám mây electron được phân bố đồng đều trên một quả cầu có bán kính R. Khi không có ảnh hưởng của bất kỳ trường điện bên ngoài, tâm của quả cầu này và tâm của hạt nhân nguyên tử trùng nhau. Bây giờ, giả sử một trường điện bên ngoài có cường độ E volt mỗi mét được áp dụng lên nguyên tử. Do trường điện bên ngoài, hạt nhân của nguyên tử di chuyển về phía cường độ âm của trường và đám mây electron di chuyển về phía cường độ dương của trường.

Tuyên bố: Trân trọng các bài viết gốc, nếu có vi phạm quyền sở hữu trí tuệ xin liên hệ để xóa.