文档介绍：偶极矩,介电常数纲要
偶极矩,介电常数纲要
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偶极矩,介电常数纲要
溶液法测定极性分子的偶极矩
一、实验目的
认识电介质极化与分子极化的看法， 以及偶极矩与分子极化性质间的互相影响。
介电常
数越大，电介质中单位电荷产生的电场（或电流）
也越大，在电介质内部的电场强度会有可
观的降落。别的，我们常用
r来表征电介质或绝缘资料的电性能，即在同一电容器顶用
某一物质为电介质时的电容
C和真空时的电容
C0的比值
r
C
C0
0
18-5）
表示电介质在电场中储存静电能的相对能力。相对介电常数愈小绝缘性愈好，空气和
CS2的r值分别为
，而水的
r值特别大，10℃。介电常数
是物质相对于真空来说增添电容器电容能力的胸怀，一个电容板中充入介电常数为
r
的物质后电容变大
r倍。电介质有使空间比起实质尺寸变得更大或更小的属性，
比如，
当一个电介质资料放在两个电荷之间，它会减少作用在它们之间的力，就像它们被移远了相同。
介电常数随分子偶极矩和可极化性的增大而增大。在化学中，介电常数是溶剂的一个重要性质，它表征溶剂对溶质分子溶剂化以及分开离子的能力。介电常数大的溶剂，有较大分开离子的能力，同时也拥有较强的溶剂化能力。
介电常数常常出此刻很多与电介质相关的物理学公式中，如前面的电极化强度矢量 P
和电位移矢量 D等。此外，电磁波在介质中流传的相速度为
c 1 1 c
v
n r 0 r 0 r r
式中c、n、 、 r、 0分别是真空中的光速、介质的折射率、磁导率、相对磁导率和真
空磁导率，真空电容率 0 ( 0c2)1。在相对磁导率 r 1时，折射率n r 。
对于各向异性介质 (如某些晶体)，P与E的方向不一样，但它们的各重量间仍有线性关
系，介电常数要用张量表示。对于一些特别的电介质（如铁电体），或许在电场很大（如激
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光）的条件下， P与E将体现非线性关系，介电常数的表示式也是特别复杂的。
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2、外电场在电介质中惹起的变化
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以前面的议论中可知，极化强度与偶极矩相关，而极化强度又能够经过丈量介电常数
获取，所以原则上能够经过介电常数的测定获取分子偶极矩的信息。 可是，介电常数除了由
电介质自己的性质决定外， 一般还与介质的温度及电磁场变化的频次相关。 在电磁波的频次
很高进入光波范围时，介电常数也会跟着频次的变化而变化，即出现色散现象。
一般来说，介质没法即时对外加电场作出响应，所以相关电极化强度的表达式应写作
P(t)0
t
(tt')E(t')dt'
即电极化强度是电场与电极化率的卷积
（convolution）。电极化率
表征当电场E在时间t'作
用在某个物理系统后，电极化强度
P在时间t的反响。依据因果关系，
P不行能在E作用
前产生反响，所以当
t
0时，(
t)
0，积分上限可至
。这个因果关系的存在说明
(t)的傅立叶变换
(
)在复平面的上半部分是可分析的，
即所谓的克拉莫–克若尼关系
式（Kramers–Kronigrelations），所以能够将电极化率更方便地写作为傅立叶变换的形式
P( )
0( )E( )
明显，电极化率的频次依靠关系致使介电常数的频次依靠关系， 而电极化率对频次的关系表
征了物质的色散特征。
因为物质拥有质量，物质的电极化响应没法刹时跟上外电场。响应老是一定符合因果
关系，这能够用相位差来表达。 所以，电容率常常以复函数来表达 （复数同意同步的设定大
小值和相位），而这复函数的参数为外电场频次 : ?( )。这样，电容率的关系式为
D0ei't
?( )E0eit
式中D0、E0分别表示电位移矢量
D、电场强度E的振幅。
一个电介质对于静电场的响应能够用电容率的低频极限来描绘，
也称为“静电容率”s，
即
s