电介质物理学查看源代码讨论查看历史
| 电介质物理学 |
电介质的特征是以正、负电荷重心不重合的电极化方式传递或记录（存储）电的作用和影响；在其中起主要作用的是束缚电荷。电介质物理主要是研究介质内部束缚电荷在电或和光的作用下的电极化过程，阐明其电极化规律与介质结构的关系，揭示介质宏观介电性质的微观机制，进而发展电介质的效用。电介质物理也研究电介质绝缘材料的电击穿过程及其原理，以利于发展电绝缘材料。实际上金属也具有介电性质；但金属的介电性是来源于电子气在运动过程中感生出虚空穴（正电荷）所引起的动态屏蔽效应。因其基本上不涉及束缚电荷，故不把金属的介电性列入电介质物理研究的范畴。电介质有气体的、液体的和固体的，分布极广。
简介
电极化的基本过程有三个：①原子核外电子云的畸变极化；②分子中正、负离子的（相对）位移极化；③分子固有电矩的转向极化。在外界电场作用下，介质的介电常数 ε是综合地反映这三种微观过程的宏观物理量；它是频率 ω的函数ε（ω）。只当频率为零或频率很低（例如1千赫）时，三种微观过程都参与作用，这时的介电常数ε（0）对于一定的电介质而言是个常数，通称为介电常数，这也就是静电介电常数εs或低频介电常数。随着频率的增加，分子固有电矩的转向极化逐渐落后于外场的变化，这时，介电常数取复数形式ε（ω）=ε′（ω）-jε″（ω），其中虚部ε″（ω）代表介质损耗；它是由于电极化过程追随不上外场的变化而引起的。实部随着频率的增加而显著下降，虚部出现峰值。频率再增加，实部ε′（ω）降至新值，虚部ε″（ω）变为零，这表示分子固有电矩的转向极化已不能响应了。当频率进入到红外区，分子中正、负离子电矩的振动频率与外场发生共振时，实部ε′（ω）先突然增加，随即陡然下降，ε″（ω）又出现峰值；过此以后，正、负离子的位移极化亦不起作用了。
评价
在可见光区，只有电子云的畸变极化在起作用了，这时实部取更小的值，称为光频介电常数，记以ε→∞，虚部对应于光吸收。光频介电常数ε→∞实际上随频率的增加而略有增加，这是正常色散。在某些频率时，实部ε′（ω）先突然增加随即陡然下降，与此同时虚部ε″（ω）出现峰值，这对应于电子跃迁的共振吸收。对于电介质，麦克斯韦方程组指出，光的折射率n的二次方等于介电常数即光频介电常数ε→∞（n2=ε→∞）。拿水来说，因为水分子具有很大的固有电矩，水的静电介电常数为81。但是，它的折射率为1.33，亦即水的光频介电常数ε→∞约为1.77，比81小得多；这是因为在极高频的光电场作用下，只有电子过程才起作用的缘故。[1]