- ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ
- ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ
-
атомов, ионов, молекул, способность этих ч-ц приобретать дипольный момент р (см. ДИПОЛЬ) в электрич. поле Е. Появление р обусловлено смещением электрич. зарядов в ат. системах под действием поля Е; такой индуцированный момент р исчезает при выключении поля; понятие П. не относят, как правило, к ч-цам, обладающим пост. дипольным моментом, напр. к полярным молекулам.В относительно слабых полях зависимость р от E линейная:р=aЕ, (1)где а имеет размерность объёма, явл. количеств. мерой П. и наз. также П. Для нек-рых молекул значение П. может зависеть от направления Е (анизотропная П.). В сильных полях зависимость р(Е) перестаёт быть линейной.В ф-ле (1) Е— электрич. поле в месте нахождения ч-цы, т. е. локальное поле; для изолированной ч-цы оно совпадает с внеш. полем Евнеш; в жидкости или кристалле к Евнеш добавляется Евнутр, создаваемое окружающими ч-цу зарядами др. ат. ч-ц.При включении поля р появляется не мгновенно, время установления т момента р зависит от природы ч-ц и окружающей среды. Статич. полю отвечает статич. значение П. В переменном поле Е, напр. изменяющемся по гармонич. закону, П. зависит от его частоты w и времени установления т. При достаточно низких w и коротких t момент р устанавливается синфазно с изменениями Е и П. совпадает со статич. П. При очень высоких w и больших t момент р может вообще не возникнуть (ч-ца «не чувствует» поля). В промежуточных случаях (особенно при w»1/t) наблюдаются явления дисперсии и поглощения.Различают неск. видов П. Э л е к т р о н н а я П. обусловлена смещением в поле Е электронных оболочек относительно ат. ядер; и о н н а я П. (в ионных кристаллах) — со смещением в противоположных направлениях разноимённых ионов из положения равновесия; атомная П. обусловлена смещением в молекуле атомов разного типа (она связана с несимметричным распределением в молекуле электронной плотности). Температурная зависимость этих видов П. слабая: с ростом темп-ры П. неск. уменьшается.В физике тв. и жидких диэлектриков под П. понимают ср. П. (поляризацию диэлектриков Р, рассчитанную на одну ч-цу и приходящуюся на единицу напряжённости электрич. поля: a=P/EN, где N — число ч-ц в единицу объёма). П. полярных диэлектриков наз. о р и е н т а ц и о н н о й. Поляризация диэлектриков при скачкообразных переходах его ч-ц из одного возможного состояния в другое под действием поля Е можно описывать, вводя релаксационную П. Характерная особенность этих видов П.— их резкая зависимость от темп-ры.Понятие «П.» получило применение в физике диэлектриков, мол. физике и химии. Для относительно простых систем связь между П. и макроскопич. хар-ками в-ва описывается, напр. для электронной П., Лоренц — Лоренца формулой или Клаузиуса — Моссотти формулой, а с учётом ориентационной П.— Ланжевена — Дебая формулой. С помощью этих и подобных им ф-л можно экспериментально определять П. Понятие «П.» применяется для объяснения и исследования нек-рых оптич. явлений (поляризации света, рассеяния света, оптической активности, комбинационного рассеяния света), а также межмолекулярных взаимодействий, особенно в системах из многоатомных молекул (в частности, белков).
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
- ПОЛЯРИЗУЕМОСТЬ
-
атомов, ионов и молекул - способность этих частиц приобретать электрич. дипольный момент p. в электрич. поле Е. В электрич. поле заряды, входящие в состав атомов (молекул, ионов), смещаются один относительно другого - у частицы появляется индуциров. дипольный момент, к-рый исчезает при выключении поля. Понятие П., как правило, не относят к частицам, обладающим постоянным дипольным моментом (напр., к полярным молекулам). В относительно слабых электрич. полях
коэф.
также наз. П., он является её количеств. мерой (имеет размерность объёма). Для атомных систем, напр. нек-рых молекул, П. может быть анизотропной. В этом случае зависимость 
более сложная:
где
- симметричный тензор 2-го ранга, i,
В сильных электрич. полях зависимость р(Е )перестаёт быть линейной.Для изолированной i -й частицы (напр., молекулы разреженного газа) значение напряжённости поля
(поля в месте нахождения частицы) совпадает с напряжённостью внеш. поля 
Для частиц жидкости или кристалла к 
добавляется 
- поле, создаваемое зарядами др. частиц, окружающих данную (локальное поле).При включении поля момент p. появляется не мгновенно; время установления p для каждого типа частиц различно в зависимости от их физ. природы и характеризуется временем релаксации
Наиб. применение понятие П. получило в физике диэлектриков. Здесь оно определяет поляризацию среды Р, диэлектрич. восприимчивость
диэлектрич. проницаемость 
В простейшем случае 
(сумма берётся по всем N частицам в единице объёма). Понятие П. используется в физике молекул и физ. химии. Результаты измерений
P и оптич. характеристик среды всегда содержат информацию о П. составляющих её частиц.Случаю статич. поля E отвечает статич. значение П., являющееся одной из важных индивидуальных характеристик частиц. В перем. поле E (напр., в простейшем случае гармонич. зависимости E от времени) П. зависит от частоты
колебаний поля и её удобно представить в виде комплексной величины:
Конкретный характер поведения П. в таком поле зависит прежде всего от времени релаксации
При достаточно низких частотах 
и коротких 
момент p устанавливается практически синфазно с изменением поля. При очень высоких 
или больших 
момент p может вообще не возникать; частица "не чувствует" присутствия поля, П. отсутствует. В промежуточных случаях (особенно при 
) наблюдаются явления дисперсии и поглощения и зависимость 
носит чётко выраженный и иногда весьма сложный характер.Различают следующие виды П.
Электронная П.
обусловлена смещением в поле E. электронных оболочек относительно атомных ядер. Величина 
для атомов и ионов порядка их объёма 
а 
с. Электронная П. имеет место во всех атомах и атомных системах, но в ряде случаев может маскироваться из-за малой величины другими, более сильными видами П.Ионная П.
в ионных кристаллах обусловлена упругим смещением в поле E разноимённых ионов из их положений равновесия в противоположных друг относительно друга направлениях. В простейшем случае ионных кристаллов типа NaCl величина 
где
- массы ионов, 
- их заряд, 
-собств. частота упругих колебаний ионов кристалла (оп-тич. ветвь),
- частота внеш. поля (для статич. поля 
= 0). Время релаксации 
с (частота релаксации 
=
лежит в ИК-области спектра).Атомная П.
молекул обусловлена смещением в поле E атомов разного типа в молекуле (что связано с несимметричным распределением в молекуле электронной плотности). Этот вид П. обычно составляет 
Иногда, атомной П. называют также П., связанную со смещением электронов, обеспечивающих ковалентные связи в кристаллах типа алмаза (Ge, Si). Температурная зависимость всех этих видов П., особенно 
слабая (с ростом Т П. несколько уменьшается).В физике диэлектриков все виды поляризации связывают с тем или иным видом П. Помимо перечисленных здесь вводятся и др. виды П., наиб. важные из них - ориентационная и релаксационная. Характерная особенность этих видов П.- резкая зависимость от темп-ры, что позволяет выделить их при эксперим. определениях.
Ориентационная П.
вводится для полярных диэлектриков (газов, жидкостей), состоящих из молекул с пост. дипольными моментами, а также и для кристаллов, в к-рых дипольные моменты могут поворачиваться. Если диэлектрик состоит из одинаковых молекул, имеющих пост, дипольный момент р0, то ориентац. П.
определяется как ср. значение поляризации P =
отнесённое к одной молекуле (p0Ei -проекция момента 
молекулы на направление поля Е), т. е.
Ориентация
в поле E нарушается тепловым движением, поэтому 
сильно зависит от темп-ры:
Релаксационная П. (тепловая;
)вводится обычно для ионных кристаллов, где у слабо связанных ионов имеются два (или более) равновесных положения, к-рые в поле E становятся неравновероятными, что приводит к появлению поляризации среды и, следовательно, к возможности ввести среднюю (на ион) П. Расчёт (подтверждаемый опытом) даёт:
=
где Ь- расстояние между равновесными положениями ионов.Для этих видов П. значения
лежат в широком диапазоне 
и сильно зависят от темп-ры и др. внеш. условий. В случае переменных полей 
и 
зависят от частоты внеш. поля так же, как др. виды 11. При рассмотрении поляризации гетерогенных диэлектриков понятие П. обычно не используется.В литературе по физике диэлектриков П. иногда наз. коэф. пропорциональности
между P и E (P=
E), т. е. диэлектрич. восприимчивость.Для относительно простых систем связь между электронной П. и макроскопич. характеристиками вещества описывается Лоренца- Лоренца формулой или Клаузиуса- Моссотти формулой, а с учётом
- Ланжевепа- Дебая формулой и их усложнёнными модификациями. Эти зависимости - основа для эксиерим. определения 
Ионную П. определяют по ф-лам типа (2). Сопоставление опытных и теоретич. данных для поглощения и дисперсии эл.-магн. волн, диэлектрич. потерь и т. д. даёт информацию как о П., так и о ходе её изменений с частотой внеш. поля. Свойства (и эффекты, в к-рых они проявляются) многих молекул и их систем (в частности, анизотропные) часто обусловлены их П. и П. составляющих их частиц. Примерами таких свойств и эффектов являются поляризация и рассеяние (в т. ч. комбинационное) света, оптич. активность, эффект Кер-ра и т. д. Изучение П. и её теория тесно связаны с исследованием межмолекулярных взаимодействий, структуры молекул, особенно таких сложных, как полимеры, в частности белки.В сильных электрич. полях зависимость р(Е )становится нелинейной (см. Нелинейные восприимчивости).
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
