極化性

在物理學裏，感受到外電場的作用，中性原子或分子會改變其正常電子雲形狀，衡量這改變的物理量稱為極化性（polarizability）。以方程式表達，

${\displaystyle \mathbf {p} =\alpha \mathbf {E} }$；

其中，${\displaystyle \mathbf {p} }$是由於電子雲形狀的改變而產生的電偶極矩，${\displaystyle \alpha }$是極化性，${\displaystyle \mathbf {E} }$是外電場。

極化性的國際單位為：${\displaystyle C\ m^{2}\ V^{-1}}$（庫侖·米²·伏特⁻¹）。而伏特單位可以表達為（請注意，方括弧內的符號代表單位，不代表物理量）

${\displaystyle 1\ [V]={\frac {1\ [C]}{4\pi \epsilon _{0}\cdot \ 1\ [m]}}}$；

其中，${\displaystyle \epsilon _{0}}$是電常數。

所以，${\displaystyle \alpha }$/（${\displaystyle 4\pi \epsilon _{0}}$）的單位是${\displaystyle m^{3}}$，稱此常數為體積極化性。例如，氫氣的體積極化性^[1]是${\displaystyle 0.667{\text{x}}10^{-30}m^{3}}$或${\displaystyle 0.667}$ ų。

極化性是個微觀量，它和相對電容率${\displaystyle \epsilon _{r}}$的關係式，稱為克勞修斯-莫索提方程式^[1]：

${\displaystyle \alpha ={\frac {3\epsilon _{0}}{N}}\left({\frac {\epsilon _{r}-1}{\epsilon _{r}+2}}\right)}$；

其中，${\displaystyle N}$是單位體積的原子數目。

前面定義的極化性${\displaystyle \alpha }$是個純量，這意味著外電場只能產生與其平行的電偶極矩，也就是說，朝著${\displaystyle {\hat {x}}}$方向的電場只能造成朝著${\displaystyle {\hat {x}}}$方向的電偶極矩。但是，對於某些物質，朝著${\displaystyle {\hat {x}}}$方向的電場，也會造成朝著${\displaystyle {\hat {y}}}$方向或${\displaystyle {\hat {z}}}$方向的電偶極矩。這時候，極化性${\displaystyle \alpha }$變為二階張量，必須用3 x 3 矩陣來描述。

參閱

• 電極化
• 磁化強度

參考文獻

1. Griffiths, David J. Introduction to electrodynamics. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall. 1999: 166, 200 [2021-01-30]. ISBN 978-0-13-805326-0. OCLC 40251748. （原始內容存檔於2021-03-08） （英語）.