Mișcare rotațională browniană
Mișcarea browniană de rotație este schimbarea aleatorie a orientării unei molecule polare datorită coliziunilor cu alte molecule. Este un element important al teoriilor materialelor dielectrice .
Polarizarea unui material dielectric este rezultanta dintre perechi datorită câmpului electric impresionat, care tinde să alinieze moleculele, și coliziilor aleatorii, care tind să distrugă alinierea. Teoria mișcării rotaționale Brownian ne permite să calculăm efectul general al acestor două efecte antagonice și să prezicem modul în care permitivitatea unui material dielectric depinde de tensiunea și frecvența câmpului electric impus.
Mișcarea de rotație browniană a fost discutată pentru prima dată de Peter Debye , [1] care a aplicat teoria mișcării browniene a lui Einstein la rotația moleculelor cu dipoli electrici permanenți. Debye a ignorat efectele inerțiale și a presupus că moleculele sunt sferice, cu un moment dipolar inerent fix. Debye a derivat formulele pentru timpul de relaxare dielectric și pentru permitivitate . Aceste formule au fost verificate cu succes aplicându-le pe multe materiale. Cu toate acestea, expresia Debye pentru permitivitate prezice că absorbția tinde la o valoare constantă atunci când frecvența câmpului electric aplicat devine foarte mare, această regiune se numește "platoul Debye". Acest fenomen nu a fost observat experimental; în realitate, absorbția atinge o valoare maximă și apoi scade odată cu creșterea frecvenței.
Defalcarea teoriei lui Debye în aceste regimuri poate fi corectată prin includerea efectelor inerțiale; permițând moleculelor să nu fie sferice; incluzând interacțiunile dipol-dipol între molecule; etc. Acestea sunt probleme foarte dificile din punct de vedere al calculului, iar mișcarea de rotație browniană este un subiect de mare interes de cercetare curent.
Notă
- ^ Debye, P., Berichte der deutschen Physikalischen Gesellschaft , 15 , 777 (1913)
Elemente conexe
Lecturi suplimentare
- Peter Debye , Molecule polare , Dover, 1929.
- James Robert McConnell , Rotational Brownian Motion and Dielectric Theory , Academic Press, 1980, ISBN 0-12-481850-1 . James Robert McConnell , Rotational Brownian Motion and Dielectric Theory , Academic Press, 1980, ISBN 0-12-481850-1 . James Robert McConnell , Rotational Brownian Motion and Dielectric Theory , Academic Press, 1980, ISBN 0-12-481850-1 .
linkuri externe
- Cercetările Random Walks of Ellipsoids au fost efectuate la Universitatea din Pennsylvania, unde mișcarea de rotație browniană a unei particule elipsoidale izolate a fost definitiv măsurată.