36 P М
= [(
ε – 1) / 4π] ·
E ,
здесь
ε
–
диэлектрическая проницаемость вещества. Связь между
напряженностями внешнего
Е и локального
Е лок
электрических полей дается
соотношением:
Е лок
= [(
ε + 2) / 3] ·
E .
Комбинируя эти выражения, получаем формулу Клаузиуса-Моссотти
для мольной поляризации вещества:
P М
= [(
ε – 1) / (ε + 2)] ·
V М
= (4π / 3) ·
N А
· α,
или:
P М
= [(
ε – 1) / (ε + 2)] · (
M / ρ )
= (4π / 3) ·
N А
· α.
Как и поляризуемость, поляризация может быть представлена в виде
суммы трех составляющих:
P М
=
P эл
+
P ат
+
P ор
.
Объединяя эти формулы, получаем уравнение, впервые выведенное П.
Дебаем:
P М
= [(
ε – 1) / (ε + 2)] ·
V М
= (4π / 3) ·
N А
· (α
эл
+ α
ат
+ μ
с
2
/ 3
kT ).
Проведя измерения поляризации при различных температурах, можно
построить линейную зависимость
P М
=
f (1/
T )
и по тангенсу ее наклона к
оси абсцисс, равному
(4π / 3) ·
N А
· μ
с
2
/ 3
k , найти значение собственного
дипольного момента полярной молекулы.
Дипольный момент молекулы может быть найден и методом
разделения составляющих поляризации по частоте. Дело в том, что при
низких частотах осцилляции внешнего электрического поля осуществляются
все три вида поляризации (атомная, электронная и ориентационная). При
высоких
же
частотах,
соответствующих
частотам
колебаний
электромагнитного поля видимого света, проявляется, в основном, только
электронная составляющая поляризации, которая может быть найдена через
показатель преломления молекулярного вещества
n
по уравнению Лоренца-
Лорентца. Это уравнение выведено для поведения молекул в
высокочастотном поле, приближающемся к частотам колебаний видимого
света. В этих условиях говорят уже не о диэлектрической проницаемости
вещества
ε
, а о его показателе преломления (
ε ≈
n 2
):
P эл
=
R М
= [(
n 2
– 1) / (
n 2
+ 2)] ·
V М
= (4π / 3) ·
N А
· α
эл
,
где
Р эл
–
электронная поляризация вещества,
R М
–
мольная рефракция,
V М
–
мольный объем,
N А
–
число Авогадро,
α
эл
–
электронная поляризуе-
мость молекулы.
Вычитая поляризацию при высоких частотах, найденную по уравнению
Лоренца-Лорентца, из поляризации при низких частотах по уравнению