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极化性
✍ dations ◷ 2025-07-23 06:17:05 #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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