Молекула с точечным диполем в центре

Молекула по Онзагеру находится в диэлектрической среде с e

Мысленно удалим шар из диэлектрической среды. Остается пустая сфера. Помещаем оставшуюся систему в электрическое поле.

- поле полости.

В пустой сфере поле более сильнее, чем в диэлектрике за счет образования связанных зарядов на границе сферы.

Если в поле полости поместить точечный диполь, то это поле будет ориентировать его по направлению поля полости, т.е. поле полости ориентирует диполь по направлению внешнего электрического поля (рис. 1).

Поле . Рисунок 1.

Если мы окружим шар соседними молекулами, то они усилят это поле, молекулы поляризуются, диполь находится в центре это шара. При этом направление поля не изменится, но будет иметь вид как на рис.2.

Поле . Рисунок 2.

Поле R не ориентирует диполь, а поляризует (растягивая его). Для того, чтобы получить результатирующее поле необходимо диполь поместить в поле полости.

Вычислив значение полей и и найдя их сумму можем найти уравнение связи между макроскопическими и микроскопическими параметрами.

.

Вычислив поле получаем уравнение связи:

Уравнение Онзагера:

,

где ν – коэффициент преломления света в данной среде.

Но данное уравнение можно использовать для расчета ε жидкостей не являющихся сильно полярными (ε£0). При расчете ε сильно полярных жидкостей данная формула дает достаточно большую погрешность.

Недостатки теории Онзагера:

1. упрощенная модель молекулы, т.е. шар с точечной диполью в центре, хотя на самом деле распределение зарядов в молекуле имеет более сложный характер;

2. совокупность молекул окружающих данную молекулу принимается за сплошную среду, хотя на самом деле это не так;

3. допущение того, что связь данной молекулы с соседними учитывается путем вычисления реактивного поля направление которого совпадает с направлением дипольного момента, хотя в общем случае это не так.

Недостатки теории Онзагера, а следовательно и ограниченность использования уравнения, преодолеваются в теории Кирквуда.