Поляризуемость

Определение "Поляризуемость" в Большой Советской Энциклопедии

Поляризуемость атомов, ионов и молекул, способность этих частиц приобретать дипольный момент р (см. Диполь) в электрическом поле Е. Появление р обусловлено смещением электрических зарядов в атомных системах под действием поля Е; такой индуцированный момент р исчезает при выключении поля (понятие Поляризуемость не относят, как правило, к частицам, обладающим постоянным дипольным моментом, например к полярным молекулам).
В относительно слабых полях зависимость р от Е линейная:
р = aЕ,

где a имеет размерность объёма и является количественной мерой Поляризуемость (её также называют Поляризуемость). Для некоторых молекул значение Поляризуемость может зависеть от направления Е (анизотропная Поляризуемость). В сильных электрических полях зависимость р (Е) перестаёт быть линейной.

В формуле (1) E — электрическое поле в месте нахождения частицы — т. н. локальное поле; для изолированной частицы (например, молекулы разреженного газа) оно совпадает с внешним полем Е_внеш; в жидкости или кристалле к Е_внеш добавляются поля Е_внутр, создаваемые окружающими данную частицу другими заряженными частицами.

При включении поля момент р появляется не мгновенно, время установления t момента р зависит от природы частиц и окружающей среды. Статическому полю отвечает статическое значение Поляризуемость В переменном, например изменяющемся по гармоническому закону, поле Поляризуемость зависит от его частоты w и времени установления t. При достаточно низких w и коротких t момент р устанавливается синфазно с изменениями поля и Поляризуемость совпадает со статической Поляризуемость При очень высоких w или больших t момент р может вообще не возникать (частица «не чувствует» присутствия поля, Поляризуемость нет). В промежуточных случаях (особенно при w  1/t) наблюдаются явления дисперсии и поглощения.

Различают несколько видов Поляризуемость Электронная Поляризуемость обусловлена смещением в поле Е электронных оболочек относительно атомных ядер; ионная Поляризуемость (в ионных кристаллах) — смещением в противоположных направлениях разноимённых ионов из положения равновесия; атомная Поляризуемость обусловлена смещением в поле Е атомов разного типа в молекуле (она связана с несимметричным распределением в молекуле электронной плотности). Температурная зависимость этих видов Поляризуемость слабая: с ростом температуры Поляризуемость несколько уменьшается.

В физике твёрдых и жидких диэлектриков под Поляризуемость понимают среднюю Поляризуемость (поляризацию Р, рассчитанную на 1 частицу и приходящуюся на единицу поля: a = P/EN, где N — число частиц). Поляризуемость полярных диэлектриков называется ориентационной. Поляризация диэлектриков при скачкообразных переходах его частиц из одного возможного состояния в другое под действием поля Е можно описывать, вводя релаксационную Поляризуемость Характерной особенностью этих видов Поляризуемость является их резкая зависимость от температуры.
В литературе по физике диэлектриков иногда называют Поляризуемость коэффициент пропорциональности c между Р и Е: Р = c Е, т. е. диэлектрическую восприимчивость.

Понятие Поляризуемость получило большое применение в физике диэлектриков, молекулярной физике и физической химии. Для относительно простых систем связь между Поляризуемость и макроскопическими характеристиками вещества описывается, например для электронной Поляризуемость, Лоренц — Лоренца формулой или Клаузиуса — Моссотти формулой, а с учётом ориентационной Поляризуемость — формулой Ланжевена — Дебая. С помощью этих (и подобных им) формул можно экспериментально определять Поляризуемость Понятие Поляризуемость применяется для объяснения и исследования ряда оптических явлений: поляризации света, рассеяния света, оптической активности, комбинационного рассеяния света, особенно в системах из многоатомных молекул (в частности, белков).

Лит.: Сканави Г. И., физика диэлектриков (область слабых полей), М. — Л., 1949; Фрёлих Г., Теория диэлектриков, пер. с англ., М., 1960; Волькенштейн М. В., Строение и физические свойства молекул, М. — Л., 1955.
  А. А. Гусев.