Поляризуемость
Поляризу́емость — физическое свойство веществ приобретать электрический или магнитный дипольный момент во внешнем электромагнитном поле.
Электрическая поляризуемость среды количественно характеризуется диэлектрической восприимчивостью [math]\displaystyle{ \chi_e }[/math] — коэффициентом линейной связи между поляризованностью P диэлектрика и электрическим полем E (подразумевается, что поле достаточно слабое); [math]\displaystyle{ \varepsilon_0 }[/math] — электрическая постоянная:
- [math]\displaystyle{ \vec P = \chi_e \vec E\, }[/math] (в системе СГС) [math]\displaystyle{ \qquad\vec P = \varepsilon_0\chi_e \vec E\, }[/math] (в системе СИ).
Диэлектрическая восприимчивость связана с диэлектрической проницаемостью ε соотношением[1]
- [math]\displaystyle{ \varepsilon = 1 + 4\pi\chi_e }[/math] (СГС) [math]\displaystyle{ \qquad\varepsilon = 1 + \chi_e }[/math] (СИ).
Магнитная поляризуемость характеризуется магнитной восприимчивостью [math]\displaystyle{ \chi_m }[/math], являющейся коэффициентом линейной связи между намагниченностью M и напряжённостью магнитного поля H:
- [math]\displaystyle{ \vec M = \chi_m \vec H\, }[/math] (СГС, СИ).
Магнитная восприимчивость связана с магнитной проницаемостью [math]\displaystyle{ \mu }[/math] соотношением
- [math]\displaystyle{ \mu = 1 + 4\pi\chi_m }[/math] (СГС) [math]\displaystyle{ \qquad\mu = 1 + \chi_m }[/math] (СИ).
Термин поляризуемость также употребляется для обозначения коэффициента, характеризующего линейную зависимость индуцированного дипольного момента атома, молекулы и т.п. от напряженности внешнего поля, вызвавшего поляризацию диэлектрика, а для среды — также как синоним средней поляризуемости её частиц или отношения диэлектрической восприимчивости к количеству частиц в единице объема, иногда и просто как синоним диэлектрической восприимчивости[2].
Тензор поляризуемости
В анизотропных кристаллах электрическая (магнитная) поляризуемость характеризуется тензором диэлектрической (магнитной) восприимчивости [math]\displaystyle{ \chi_e^{ij} \left(\chi_m^{ij}\right) }[/math], так что связь между вектором поляризованности (намагниченности) и вектором напряжённости электрического (магнитного) поля выражается как:
- [math]\displaystyle{ P_i = \chi_e^{ij} E_j }[/math]
- [math]\displaystyle{ M_i = \chi_m^{ij} H_j }[/math]
где по повторяющимся индексам подразумевается суммирование.
Из закона сохранения энергии можно вывести, что тензоры [math]\displaystyle{ \chi_e^{ij} }[/math] и [math]\displaystyle{ \chi_m^{ij} }[/math] симметричны:
- [math]\displaystyle{ \chi_e^{ij} = \chi_e^{ji} }[/math]
- [math]\displaystyle{ \chi_m^{ij} = \chi_m^{ji} }[/math]
В изотропных кристаллах недиагональные компоненты тензора тождественно равны нулю, а все диагональные равны между собой.
См. также
Примечания
- ↑ Здесь использована система СГС, в системе СИ коэффициент [math]\displaystyle{ 4\pi }[/math] отсутствует (см. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 374. — 688 с.)
- ↑ Гусев А. А. Поляризуемость // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — Т. 4: Пойнтинга — Робертсона — Стримеры. — С. 72-74. — 704 с. — 40 000 экз. — ISBN 5-85270-087-8.
Литература
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 66—67. — 688 с.