Поляризуемость

Поляризу́емость — физическое свойство веществ приобретать электрический или магнитный дипольный момент во внешнем электромагнитном поле.

Электрическая поляризуемость среды количественно характеризуется диэлектрической восприимчивостью ${\displaystyle \chi _{e}}$ — коэффициентом линейной связи между поляризованностью P диэлектрика и электрическим полем E (подразумевается, что поле достаточно слабое); ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ — электрическая постоянная:

${\displaystyle {\vec {P}}=\chi _{e}{\vec {E}}\,}$ (в системе СГС) ${\displaystyle \qquad {\vec {P}}=\varepsilon _{0}\chi _{e}{\vec {E}}\,}$ (в системе СИ).

Диэлектрическая восприимчивость связана с диэлектрической проницаемостью ε соотношением

${\displaystyle \varepsilon =1+4\pi \chi _{e}}$ (СГС) ${\displaystyle \qquad \varepsilon =1+\chi _{e}}$ (СИ).

Магнитная поляризуемость характеризуется магнитной восприимчивостью ${\displaystyle \chi _{m}}$, являющейся коэффициентом линейной связи между намагниченностью M и напряжённостью магнитного поля H:

${\displaystyle {\vec {M}}=\chi _{m}{\vec {H}}\,}$ (СГС, СИ).

Магнитная восприимчивость связана с магнитной проницаемостью ${\displaystyle \mu }$ соотношением

${\displaystyle \mu =1+4\pi \chi _{m}}$ (СГС) ${\displaystyle \qquad \mu =1+\chi _{m}}$ (СИ).

Термин поляризуемость также употребляется для обозначения коэффициента, характеризующего линейную зависимость индуцированного дипольного момента атома, молекулы и т.п. от напряжённости 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.

В анизотропных кристаллах электрическая (магнитная) поляризуемость характеризуется тензором диэлектрической (магнитной) восприимчивости ${\displaystyle \chi _{e}^{ij}\left(\chi _{m}^{ij}\right)}$, так что связь между вектором поляризованности (намагниченности) и вектором напряжённости электрического (магнитного) поля выражается как

${\displaystyle P_{i}=\varepsilon _{0}\chi _{e}^{ij}E_{j}\,}$ (СИ)

${\displaystyle M_{i}=\chi _{m}^{ij}H_{j}\,}$ (СГС, СИ),

где по повторяющимся индексам подразумевается суммирование.

Из закона сохранения энергии можно вывести, что тензоры ${\displaystyle \chi _{e}^{ij}}$ и ${\displaystyle \chi _{m}^{ij}}$ симметричны:

${\displaystyle \chi _{e}^{ij}=\chi _{e}^{ji}}$

${\displaystyle \chi _{m}^{ij}=\chi _{m}^{ji}}$

В изотропных кристаллах недиагональные компоненты тензора тождественно равны нулю, а все диагональные равны между собой.

См. также

• Формула Клаузиуса — Моссотти
• Формула Лоренца — Лоренца
• Электронная поляризуемость

Примечания

1. Здесь использована система СГС, в системе СИ коэффициент ${\displaystyle 4\pi }$ отсутствует (см. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1977. — Т. III. Электричество. — С. 374. — 688 с.)
2. 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.