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Concept
Polarisabilité
Résumé
La polarisabilité (notée ) est la facilité d’un édifice à se déformer sous l’action d’un champ électrique. Elle a les dimensions d'un volume.
Un édifice atomique, moléculaire ou ionique qui ne possède pas un moment dipolaire permanent peut en acquérir sous l’action d’un champ électrique. Notons que la réponse d’un édifice à un champ électrique s’exprime par le vecteur polarisation , défini comme le moment dipolaire volumique.
Si le champ électrique appliqué est suffisamment faible, le lien entre et est linéaire:
étant la polarisabilité d’un édifice. Dans le cas le plus général, il s’agit d’un tenseur du second ordre ; sauf exception nous nous limitons ici aux milieux isotropes, auquel cas nous pouvons traiter la polarisabilité comme scalaire.
La polarisabilité s’exprime en ou en .
La polarisabilité est toujours positive.
La polarisabilité est un phénomène dynamique.
vignette|Polarisation d'un atome sous l'action d'un champ électrique
Sous l’effet d’un champ électrique, un atome ou une molécule peuvent mettre en mouvement son noyau par rapport au centre du nuage électronique, conduisant un déplacement des barycentres des charges négatives de celui des charges positives. Il acquiert un moment dipolaire induit qui est parallèle au champ électrique appliqué. Dans l’approximation linéaire, on peut définir la polarisabilité électronique comme un coefficient de proportionnalité entre cause (champ électrique) et conséquence (moment dipolaire induit), tel que :
Un raisonnement théorique a été fait, basé sur une estimation du déplacement du noyau de charge par rapport aux nuages électroniques assimilant l’atome à une sphère de densité de charge constante. En appliquant le théorème de Gauss à une sphère de rayon d :
puisque
d’où l’expression de la polarisabilité électronique :
Cette modélisation permet de prévoir une valeur unique de la polarisabilité électronique qui dépend uniquement du rayon de l’atome.
Le tableau 1 donne les valeurs de la polarisabilité électronique de quelques atomes.
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