Polaryzowalność
atomów, jonów i cząsteczek; zdolność tych cząsteczek do nabywania momentu dipolowego p w polu elektrycznym E. Pojawienie się p jest spowodowane przesunięciem ładunków elektrycznych w układach atomowych pod wpływem E; wywołany w ten sposób moment p znika, gdy nie występuje pole elektryczne. Pojęcia polaryzowalności nie stosuje się na ogół do cząstek posiadających trwały moment dipolowy, takich jak polarne molekuły. W stosunkowo słabych polach zależność p od E jest liniowa:
p = αE
gdzie α jest ilościową miarą polaryzowalności i bywa nazywana polaryzowalnością molekularną. Dla niektórych cząsteczek wartość α może zależeć od kierunku E; nazywa się to polaryzowalnością anizotropową. W silnych polach elektrycznych zależność p od E przestaje być liniowa.
W powyższym równaniu E jest polem elektrycznym w miejscu, w którym znajduje się cząsteczka. Dla izolowanej cząstki, takiej jak cząsteczka gazu rozrzedzonego, pokrywa się ono z polem zewnętrznym. W cieczy lub krysztale do pola zewnętrznego dodawane są pola wewnętrzne wytwarzane przez inne naładowane cząstki otaczające daną cząstkę.
Pod wpływem działania pola elektrycznego moment p nie pojawia się natychmiast. Czas przejścia τ momentu p zależy od charakteru cząstek i otaczającego je ośrodka. Statyczna wartość polaryzowalności odpowiada polu elektrostatycznemu. W polu zmiennym, np. harmonicznie zmiennym, polaryzowalność zależy od częstotliwości ω i czasu przejścia τ. Dla dostatecznie małych ω i dostatecznie małych τ moment p zmienia się w fazie ze zmianą pola, a polaryzowalność pokrywa się z polaryzowalnością statyczną. Dla bardzo dużych ω lub dużych τ moment p może w ogóle nie powstać; cząstka nie „czuje” obecności pola, więc nie ma polaryzowalności. W przypadkach pośrednich, zwłaszcza gdy ω zbliża się do 1/τ, obserwuje się zjawiska rozproszenia i absorpcji.
Rozróżnia się kilka rodzajów polaryzowalności. Polaryzowalność elektronowa wynika z przesunięcia w polu E powłok elektronowych względem jąder atomowych. Polaryzowalność jonowa (w kryształach jonowych) wynika z przesunięcia jonów o przeciwnych znakach z procesu równowagi i w przeciwnych kierunkach. Polaryzowalność atomowa wynika z przemieszczenia w polu E atomów różnych typów w cząsteczce i jest związana z asymetrycznym rozkładem gęstości elektronowej. Zależność temperaturowa tych typów polaryzowalności jest niewielka; wraz ze wzrostem temperatury polaryzowalność nieco maleje.
W fizyce dielektryków stałych i ciekłych polaryzowalność jest rozumiana jako polaryzowalność średnia. Tutaj P reprezentuje polaryzację na cząsteczkę i na jednostkę pola: a = P/EN, gdzie N liczba cząsteczek. Polaryzowalność dielektryków polarnych nazywana jest polaryzowalnością orientacyjną. Polaryzację dielektryków, których cząsteczki pod wpływem pola elektrycznego przemieszczają się na przemian z jednego położenia do drugiego można opisać wprowadzając polaryzowalność relaksacyjną. Ekstremalna wrażliwość na temperaturę jest charakterystyczną cechą tych typów polaryzowalności.
W literaturze dotyczącej fizyki dielektryków, współczynnik proporcjonalności Χ pomiędzy P i E-P = ΧE – czyli podatność dielektryczna, jest czasami nazywany polaryzowalnością.
Pojęcie polaryzowalności znalazło szerokie zastosowanie w fizyce dielektryków, fizyce molekularnej i chemii fizycznej. Dla stosunkowo prostych układów opisuje się zależność pomiędzy polaryzowalnością a makroskopowymi właściwościami substancji; na przykład dla polaryzowalności elektronowej opisuje się ją wzorem Lorentza-Lorenza i równaniem Clausiusa-Mossottiego, a dla polaryzowalności orientacyjnej wzorem Langevina-Debye’a. Dzięki tym i podobnym formułom możliwe jest doświadczalne wyznaczenie polaryzowalności. Koncepcja polaryzowalności jest używana do analizy i wyjaśnienia wielu efektów optycznych, takich jak polaryzacja i rozpraszanie światła, aktywność optyczna i efekt Ramana, szczególnie w układach składających się z bardzo dużych cząsteczek, takich jak białka.
.