Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Электронно-деформационная поляризация




В неполярных диэлектриках в отсутствии внешнего электрического поля молекулы или атомы не имеют электрического момента. Под воздействием внешнего электрического поля возможно смещение электронных оболочек атомов относительно ядер и возникновение индуцированного электрического момента (рис) Для таких диэлектриков выполняется равенство:

, (14)

где - электрический момент диполя, β – коэффициент поляризуемости молекулы.

Поляризация диэлектрика , равная по величине электрическому моменту единицы объема и связана с электрическим моментом молекулы равенством:

, (15)

где N –число молекул в единице объема диэлектрика.

Полученные соотношения (13), (14) и (15) позволяют установить связь между поляризацией диэлектрика Р и напряженностью электрического поля Е: , (16)

Сравнивая полученное соотношение (16) с (8) можно получить выражение для диэлектрической проницаемости:

 

, (17)

Это выражение характеризует микроструктуру диэлектрической проницаемости в неполярных диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость в таких диэлектриках определяется концентрацией молекул N и их поляризуемостью β. Полученное соотношение (17) содержит величины, которые трудно определить экспериментально. Поэтому на практике пользуются формулами Клаузиуса- Моссоти и Лоренц-Лорентца

При расчете на 1моль вещества концентрацию молекул можно представить в виде:

, (18)

где А- число Авогадро, М- масса грамм/моля.

Преобразуем полученное выражение (17) в более удобный вид. Для этого прибавим к правой и левой части выражения по три единице и поделим полученные соотношения между собой:

, (19)

Подставим выражение (18) в (19) и получим формулу, известную в литературе, как формула Клаузиуса- Моссоти:

, (20)

Как известно из теории Максвелла , где μ – магнитная проницаемость веществ. В слабомагнитных веществах, какими являются диэлектрики μ = 1 и . Учитывая эти соотношения, можно получить формулу Лоренц – Лоренца.

, (21)

Полученные формулы Клаузиуса – Массоти и Лоренц – Лоренца позволяют экспериментально проверить теорию, в основе которой лежат представления об индуцированных электрических зарядах. На практике при исследовании диэлектрических характеристик веществ пользуются величиной молярной рефракции RM, которая определяется выражениями:

, (22)

, (23)

Так как показатель преломления n является безразмерной величиной, а отношение равно объему грамм-молекулы, то RM имеет размерность объема.

Экспериментально показано, что молярная рефракция не зависит от изменения плотности вещества, внешнего давления и агрегатного состояния вещества. Это можно объяснить тем, что внешнее воздействие не приводит к изменению структуры молекулы, а следовательно и коэффициента поляризуемости β.

Обнаруживаемая устойчивость молярной рефракции подтверждает справедливость формулы Лоренц – Лоренца и отражает связь между микро- и макрохарактеристиками диэлектрика с индуцированными электрическими моментами. Полученные результаты можно обобщить для диэлектрика, состоящего из молекул разных сортов.

Пусть Nk – число молекул k-го сорта в единице объема. Тогда вместо выражения:

, (24)

где pk-электрический момент молекулы k-го сорта; S- число сортов. Пусть βk - поляризуемость молекул k-го сорта, тогда:

, (25)

 

 

Сравнивая (25) с (13) и (14) можно заключить, что

 

, (26)

 

Сделаем замену коэффициента поляризуемости β в формуле для молярной рефракции (22) и получим

 

, (27)

 

где отношение равно концентрации молекул k-го сорта. Величина Rkявляется молярной рефракцией молекул k-го сорта:

, (28)

Из полученных соотношений следует, что молярная рефракция обладает свойством аддитивности:

, (29)

Таким образом, молярная рефракция смеси молекул различных сортов аддитивно складывается из молярных рефракций компонент, умноженных на соответствующие им концентрации.

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-10-30; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 879 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Победа - это еще не все, все - это постоянное желание побеждать. © Винс Ломбарди
==> читать все изречения...

2235 - | 2064 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.007 с.