Susceptibilitate dielectrică

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 11 mai 2021; verificarea necesită 1 editare .

Susceptibilitatea dielectrică (sau polarizabilitatea ) a unei substanțe este o mărime fizică, o măsură a capacității unei substanțe de a polariza sub influența unui câmp electric . Susceptibilitate dielectrică - coeficient de relație liniară între polarizarea dielectricului și a câmpului electric extern în câmpuri suficient de mici: $\chi _{e}$ ${\displaystyle {\mathbf {P} ))$ ${\mathbf {E} }$

{{\mathbf P}}=\chi _{e}{{\mathbf E}}.

În sistemul SI :

{{\mathbf P}}=\varepsilon _{0}\chi _{e}{{\mathbf E}},

unde este constanta electrică ; produsul se numește în sistemul SI susceptibilitatea dielectrică absolută . $\varepsilon_{0}$ $\varepsilon _{0}\chi _{e}$

În caz de vid

\chi _{e}\ =0.

În dielectrici , de regulă, susceptibilitatea dielectrică este pozitivă. Susceptibilitatea dielectrică este o mărime adimensională.

Polarizabilitatea este legată de permisivitatea ε prin relația [1] :

\varepsilon=1+4\pi \chi

(GHS)

\varepsilon=1+\chi

(SI)

Dependența de timp

În general, materia nu poate fi polarizată instantaneu ca răspuns la un câmp electric aplicat, deci formula mai generală conține timpul:

{\mathbf {P}}(t)=\varepsilon _{0}\int _{{-\infty }}^{t}\chi _{e}(tt'){\mathbf {E}}(t ')\,dt'.

Aceasta înseamnă că polarizarea unei substanțe este o convoluție a câmpului electric din trecut și susceptibilitatea dependentă de timp, ca limită superioară a acestei integrale, poate fi extinsă la infinit dacă se determină că răspunsul instantaneu corespunde funcției delta Dirac . $\chi _{e}(\Delta t).$ $\chi _{e}(\Delta t)=0$ $\Delta<0.$ $\chi _{e}(\Delta t)=\chi _{e}\delta (\Delta t)$

Într-un sistem liniar, este convenabil să folosiți transformata Fourier continuă și să scrieți această relație în funcție de frecvență. Datorită teoremei de convoluție, această integrală se transformă într-un produs obișnuit:

{\mathbf {P}}(\omega )=\varepsilon _{0}\chi _{e}(\omega ){\mathbf {E}}(\omega ).

Această dependență a susceptibilității dielectrice de frecvență duce la dispersia luminii într-o substanță.

Faptul că polarizarea, datorită principiului cauzalității, poate depinde doar de câmpul electric din trecut (adică pentru ), impune restricții asupra susceptibilității, numite relații Kramers-Kronig . $\chi _{e}(\Delta t)=0$ $\Delta t<0$ $\chi _{e}(0)$

Tensor de polarizabilitate

În cristalele anizotrope , susceptibilitatea este caracterizată de tensor , astfel încât relația dintre vectorul de polarizare și vectorul intensității câmpului electric este exprimată astfel: $\chi _{{ij}}$

P_{i}=\chi _{{ij}}E_{j}

unde este implicată însumarea peste indici repeți .

Din legea conservării energiei, putem deduce că tensorul este simetric: $\chi _{{ij}}$

\chi _{{ij}}=\chi _{{ji}}

În cristalele izotrope, componentele off-diagonale ale tensorului sunt identice egale cu zero și toate diagonalele sunt egale între ele.

Note

↑ (vezi Sivukhin D.V. Curs general de fizică. - M . : Nauka , 1977. - T. III. Electricitate. - S. 374. - 688 p. )

Literatură

Sivukhin DV Curs general de fizică. - M . : Nauka , 1977. - T. III. Electricitate. - S. 66-67. — 688 p.

Susceptibilitate dielectrică

Dependența de timp

Tensor de polarizabilitate

Note

Literatură

Vezi și