[科普中国]-电极化率

在电磁学里，电介质因响应外电场的施加而极化的程度，可以用电极化率来衡量。电极化率又可以用来计算物质的电容率。因此，电极化率会影响这物质内各种其它可能发生的现象，像电容器的电容、光波传播于媒质内部的光速等等。

定义有些电介质的P和E呈现出复杂的非线性关系，类似于磁滞回线，称为电滞回线，这种性质称为铁电性，如酒石酸钾钠，钛酸钡等铁电体。铁电性一般只存在于一定温度范围内，当温度超过临界的居里温度时，铁电性随之消失。有些晶体材料如水晶等的极化各向异性，P和E的关系很复杂，其电极化率是一个二阶张量。用符号χe表示，χe与相对电容率εr的关系为εr=1+χe。

详见词条电极化强度、电容率。

从量子光学理论探讨气体原子的电极化率电磁场与原子的相互作用原子序数为 Z的中性原子的电偶极矩

考虑一个原子序数为 Z 的中性原子 ,以原子核为坐标原点 ,各电子在某一时刻的位置为 ,见图 1。

二能级原子相互作用哈密顿算符的矩阵

气体介质原子在振荡电磁场中的极化单个原子的电偶极矩复数表示

气体原子的电极化率

气体的宏观电极化强度为

结论由于电磁场对原子的相互作用的影响主要是电场对原子的作用 ,磁场对原子的作用远小于电场对原子的作用 ,所以只考虑了电场对原子的相互作用 ,特别是频率较高的光波更加适用此近似。通过引入量子光学的统计波理论 ,从气体介质在电磁场中极化的电极化强度定义出发 ,经过详细推导 ,最后得出气体介质在振荡电磁场中极化的电极化率 i的表达式。并且经过与特殊情况比较 ,作者认为这一结果的表达式是正确的。 通过本文的描述使读者对气体介质在振荡电磁场中产生的极化有一个较全面的认识和理解 ,对新材料在记忆、贮存和压电效应等方面的应用研究都有较高的参考价值。1

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学