极化性

✍ dations ◷ 2025-07-02 09:47:33 #极化性
在物理学里,感受到外电场的作用,中性原子或分子会改变其正常电子云形状,衡量这改变的物理量称为极化性(polarizability)。以方程表达,其中, p {displaystyle mathbf {p} } 是由于电子云形状的改变而产生的电偶极矩, α {displaystyle alpha } 是极化性, E {displaystyle mathbf {E} } 是外电场。极化性的国际单位为: C   m 2   V − 1 {displaystyle C m^{2} V^{-1}} (库仑·米2·伏特-1)。而伏特单位可以表达为(请注意,方括弧内的符号代表单位,不代表物理量)其中, ϵ 0 {displaystyle epsilon _{0}} 是电常数。所以, α {displaystyle alpha } /( 4 π ϵ 0 {displaystyle 4pi epsilon _{0}} )的单位是 m 3 {displaystyle m^{3}} ,称此常数为体积极化性。例如,氢气的体积极化性是 0.667 x 10 − 30 m 3 {displaystyle 0.667{text{x}}10^{-30}m^{3}} 或 0.667 {displaystyle 0.667} Å3。极化性是个微观量,它和相对电容率 ϵ r {displaystyle epsilon _{r}} 的关系式,称为克劳修斯-莫索提方程:其中, N {displaystyle N} 是单位体积的原子数目。前面定义的极化性 α {displaystyle alpha } 是个标量,这意味着外电场只能产生与其平行的电偶极矩,也就是说,朝着 x ^ {displaystyle {hat {x}}} 方向的电场只能造成朝着 x ^ {displaystyle {hat {x}}} 方向的电偶极矩。但是,对于某些物质,朝着 x ^ {displaystyle {hat {x}}} 方向的电场,也会造成朝着 y ^ {displaystyle {hat {y}}} 方向或 z ^ {displaystyle {hat {z}}} 方向的电偶极矩。这时候,极化性 α {displaystyle alpha } 变为二阶张量,必须用3 x 3 矩阵来描述。

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