Отношение Клаузиуса – Моссотти
Соотношение Клаузиуса-Моссотти выражает диэлектрическую проницаемость (относительную диэлектрическую проницаемость , ε r ) материала через атомную поляризуемость α составляющих его атомов и/или молекул или их гомогенной смеси. Он назван в честь Оттавиано-Фабрицио Моссотти и Рудольфа Клаузиуса . Это эквивалентно уравнению Лоренца-Лоренца . Это может быть выражено как: [1] [2]
В случае, если материал состоит из смеси двух или более видов, правая часть приведенного выше уравнения будет состоять из суммы вклада молекулярной поляризуемости от каждого вида, индексируемого i в следующей форме: [3]
В системе единиц СГС соотношение Клаузиуса-Моссотти обычно переписывается, чтобы показать объем молекулярной поляризуемости , выраженный в единицах объема (м 3 ). [2] Путаница может возникнуть из-за практики использования более короткого названия «молекулярная поляризуемость» как для обоих , так и в литературе, предназначенной для соответствующей системы единиц.
Соотношение Клаузиуса-Моссотти предполагает только индуцированный диполь, относящийся к его поляризуемости, и поэтому неприменимо для веществ со значительным постоянным диполем. Он применим к таким газам, как N 2 , CO 2 , CH 4 и H 2 при достаточно низких плотностях и давлениях. [4] Например, соотношение Клаузиуса-Моссотти точно для газообразного азота до 1000 атм при температуре от 25°C до 125°C. [5] Кроме того, соотношение Клаузиуса-Моссотти может быть применимо к веществам, если приложенное электрическое поле имеет достаточно высокие частоты, так что любые постоянные дипольные моды неактивны. [6]
Уравнение Лоренца-Лоренца похоже на соотношение Клаузиуса-Моссотти, за исключением того, что оно связывает показатель преломления (а не диэлектрическую проницаемость ) вещества с его поляризуемостью . Уравнение Лоренца-Лоренца названо в честь датского математика и ученого Людвига Лоренца , опубликовавшего его в 1869 году, и голландского физика Хендрика Лоренца , открывшего его независимо друг от друга в 1878 году.
где – показатель преломления , – число молекул в единице объема, – средняя поляризуемость . Это уравнение приблизительно справедливо для однородных твердых тел, а также жидкостей и газов.
