Polarizabilitate
a atomilor, ionilor și moleculelor; capacitatea acestor particule de a dobândi un moment de dipol p într-un câmp electric E. Apariția lui p se datorează deplasării sarcinilor electrice în sistemele atomice sub influența lui E; momentul p astfel indus dispare în absența câmpului electric. Conceptul de polarizabilitate nu se aplică, în general, particulelor care au un moment dipolar permanent, cum ar fi moleculele polare. În câmpuri relativ slabe, dependența lui p de E este liniară:
p = αE
unde α este o măsură cantitativă a polarizabilității și este uneori numită ea însăși polarizabilitate moleculară. Pentru unele molecule, valoarea lui α poate depinde de direcția lui E; acest lucru este cunoscut sub numele de polarizabilitate anizotropă. În câmpuri electrice puternice, dependența lui p de E încetează să mai fie liniară.
În ecuația de mai sus, E este câmpul electric la locul unde se află particula. Pentru o particulă izolată, cum ar fi o moleculă a unui gaz rarefiat, acesta coincide cu câmpul exterior. Într-un lichid sau într-un cristal, câmpurile interne generate de alte particule încărcate care înconjoară particula dată se adaugă la câmpul extern.
După forța unui câmp electric, momentul p nu apare instantaneu. Timpul de tranziție τ al momentului p depinde de natura particulelor și a mediului înconjurător. O valoare statică a polarizabilității corespunde unui câmp electrostatic. Într-un câmp variabil, cum ar fi un câmp cu variație armonică, polarizabilitatea depinde de frecvența ω și de timpul de tranziție τ. Pentru un ω suficient de mic și un τ suficient de mic, momentul p se schimbă în fază cu variația câmpului, iar polarizabilitatea coincide cu polarizabilitatea statică. Pentru ω foarte mare sau τ foarte mare, este posibil ca momentul p să nu apară deloc; particula nu „simte” prezența câmpului, deci nu există polarizabilitate. În cazuri intermediare, în special când ω se apropie de 1/τ, se observă fenomenele de dispersie și absorbție.
Se face o distincție între mai multe tipuri de polarizabilitate. Polarizabilitatea electronică se datorează deplasării într-un câmp E a învelișurilor de electroni în raport cu nucleele atomice. Polarizabilitatea ionică (în cristalele ionice) derivă din deplasarea ionilor de semne opuse față de procesul de echilibru și în direcții opuse. Polarizabilitatea atomică se datorează deplasării într-un câmp E a atomilor de tipuri diferite dintr-o moleculă și este legată de distribuția asimetrică a densității electronice. Dependența de temperatură a acestor tipuri de polarizabilitate este ușoară; pe măsură ce temperatura crește, polarizabilitatea scade oarecum.
În fizica dielectricilor solizi și lichizi, polarizabilitatea este înțeleasă ca polarizabilitate medie. Aici P reprezintă polarizarea pe particulă și pe unitate de câmp: a = P/EN, unde N este numărul de particule. Polarizabilitatea dielectricilor polari se numește polarizabilitate de orientare. Polarizarea dielectricilor ale căror particule se deplasează alternativ dintr-o poziție în alta sub influența unui câmp electric poate fi descrisă prin introducerea polarizabilității de relaxare. Sensibilitatea extremă la temperatură este o trăsătură caracteristică a acestor tipuri de polarizabilitate.
În literatura de specialitate privind fizica dielectricilor, factorul de proporționalitate Χ între P și E-P = ΧE – adică susceptibilitatea dielectrică, este uneori numit polarizabilitate.
Conceptul de polarizabilitate a găsit o aplicare extinsă în fizica dielectricilor, fizica moleculară și chimia fizică. Pentru sisteme relativ simple este descrisă relația dintre polarizabilitate și caracteristicile macroscopice ale unei substanțe; de exemplu, pentru polarizabilitatea electronică este descrisă prin formula Lorentz-Lorenz și ecuația Clausius-Mossotti, iar pentru polarizabilitatea de orientare, prin formula Langevin-Debye. Prin intermediul acestor formule și a altor formule similare este posibilă determinarea experimentală a polarizabilității. Conceptul de polarizabilitate este utilizat pentru a analiza și explica o serie de efecte optice, cum ar fi polarizarea și împrăștierea luminii, activitatea optică și efectul Raman, în special în sistemele formate din molecule extrem de mari, cum ar fi proteinele.
.