Физика диэлектриков. Щербаченко Л.А. - 7 стр.

UptoLike

Составители: 

7
Для атома водорода радиус орбиты порядка
8
105,0
см, а следо-
вательно,
24
10125,0
=α
3
см . Измерения дают, как будет показано ниже,
результат того же порядка. Более строгий квантовомеханический рас-
чёт даёт результат, по порядку совпадающий с (6):
3
2
9
r=α . (6а)
т.е. поляризуемость водородного атома оказывается близкой к кубу
радиуса электронной орбиты. Формула (6а) даёт результат, хорошо со-
гласующийся с опытом.
Для более сложных атомов формула (6а) непригодна. Однако
можно ожидать, что с увеличением радиуса электронной орбиты поля-
ризуемость атома должна сильно возрастать, так как связь между элек-
троном и ядром при этом уменьшается.
При увеличении числа электронов на орбитах в атоме поляри-
зуемость также должна расти; каждый электрон будет испытывать
под действием электрического поля некоторое смещение. Наибольшее
смещение под действием поля должны испытывать валентные элек-
троны, как наиболее слабо связанные с ядром.
Исходя из этих соображений, можно предсказать, в каком на-
правлении должна изменяться поляризуемость атома при переходе от од-
ного элемента к другому в том порядке, в каком они расположены в
периодической системе Менделеева. При переходе вдоль столбцов таб-
лицы Менделеева сверху вниз поляризуемость атома от элемента к
элементу должна увеличиваться. Действительно, при таком переходе об-
щее число электронов на орбитах увеличивается, и радиус внешней орби-
ты растёт. Это положение иллюстрируется данными, сведёнными в таб-
лицу 1 (см. приложение).
При увеличении порядкового номера элемента вдоль по строке пе-
риодической системы поляризуемость атома может и возрастать, и
убывать в зависимости от того, что преобладает: эффект увеличения
числа электронов или же эффект уменьшения радиусов орбит. Так, на-
пример, атомы углерода и азота обладают одинаковой поляризуемостью,
видимо, потому, что оба указанных эффекта при переходе от углерода к
азоту взаимно уничтожаются (см. табл. 2 (см. приложение)).
Поляризуемость самых различных атомов всегда имеет порядок
куба радиуса (
24
10~
3
см ).
В ряде случаев существенное значение имеет электронная поляри-
зуемость ионов. Многие кристаллические диэлектрики построены из
ионных решёток. В аморфных диэлектриках имеется большое число
различных ионов. Весьма важно знать поэтому электронную поляри-
зуемость того или иного иона. Поляризация смещения электронных ор-
бит в ионе имеет примерно тот же характер, что и в атоме.
Наиболее устойчивыми являются те ионы, электронная оболочка
которых соответствует электронной оболочке атомов того или иного
инертного газа.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
                  Для атома водорода радиус орбиты порядка 0,5 ⋅10 −8 см, а следо-
            вательно, α = 0,125 ⋅ 10 −24 см 3 . Измерения дают, как будет показано ниже,
            результат того же порядка. Более строгий квантовомеханический рас-
            чёт даёт результат, по порядку совпадающий с (6):
                        9 3
                   α=     r .                                                      (6а)
                        2
                  т.е. поляризуемость водородного атома оказывается близкой к кубу
            радиуса электронной орбиты. Формула (6а) даёт результат, хорошо со-
            гласующийся с опытом.
                  Для более сложных атомов формула (6а) непригодна. Однако
            можно ожидать, что с увеличением радиуса электронной орбиты поля-
            ризуемость атома должна сильно возрастать, так как связь между элек-
            троном и ядром при этом уменьшается.
                  При увеличении числа электронов на орбитах в атоме поляри-
            зуемость также должна расти; каждый электрон будет испытывать
            под действием электрического поля некоторое смещение. Наибольшее
            смещение под действием поля должны испытывать валентные элек-
            троны, как наиболее слабо связанные с ядром.
                  Исходя из этих соображений, можно предсказать, в каком на-
            правлении должна изменяться поляризуемость атома при переходе от од-
            ного элемента к другому в том порядке, в каком они расположены в
            периодической системе Менделеева. При переходе вдоль столбцов таб-
            лицы Менделеева сверху вниз поляризуемость атома от элемента к
            элементу должна увеличиваться. Действительно, при таком переходе об-
            щее число электронов на орбитах увеличивается, и радиус внешней орби-
            ты растёт. Это положение иллюстрируется данными, сведёнными в таб-
            лицу 1 (см. приложение).
                  При увеличении порядкового номера элемента вдоль по строке пе-
            риодической системы поляризуемость атома может и возрастать, и
            убывать в зависимости от того, что преобладает: эффект увеличения
            числа электронов или же эффект уменьшения радиусов орбит. Так, на-
            пример, атомы углерода и азота обладают одинаковой поляризуемостью,
            видимо, потому, что оба указанных эффекта при переходе от углерода к
            азоту взаимно уничтожаются (см. табл. 2 (см. приложение)).
                  Поляризуемость самых различных атомов всегда имеет порядок
            куба радиуса ( ~ 10 −24 см 3 ).
                  В ряде случаев существенное значение имеет электронная поляри-
            зуемость ионов. Многие кристаллические диэлектрики построены из
            ионных решёток. В аморфных диэлектриках имеется большое число
            различных ионов. Весьма важно знать поэтому электронную поляри-
            зуемость того или иного иона. Поляризация смещения электронных ор-
            бит в ионе имеет примерно тот же характер, что и в атоме.
                  Наиболее устойчивыми являются те ионы, электронная оболочка
            которых соответствует электронной оболочке атомов того или иного
            инертного газа.
                                                                                          7

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com