The solution at revision #19087 of , by jzmicer. This is not the current version.

Условие

7.3.15∗. Определите диэлектрическую проницаемость среды, состоящей из электронов, упруго связанных в молекуле, в электрическом поле напряженности . Резонансная частота , коэффициент затухания , число электронов в единице объема среды .

Решение

В переменном поле на электрон действует периодическая сила, и он начинает колебаться. Они находятся в молекуле, поэтому их можно рассматривать попарно с протонами в ядре. Ядра неподвижны, поэтому эти пары при колебаниях электронов становятся диполями с переменными дипольными моментами, среда поляризуется.

Известно, что поляризованность среды связана с диэлектрической проницаемостью:


Учитывая упругие связи в молекуле и силу со стороны поля, закон движения электрона:

Типичное уравнение вынужденных колебаний (двойки перед коэффициентом затухания может и не быть, это зависит от определения ). Решается оно из логичного предположения, что в устоявшемся режиме частота колебаний электрона совпадает с частотой вынуждающей силы, но из-за диссипативной силы между ними может быть задержка по фазе:

Это можно и строго доказать, но здесь не буду тратить время: это можно найти во многих учебниках по колебаниям.



Осталось найти амплитуду



С помощью тригонометрии раскроем скобки, разделим коэффициенты при синусе и косинусе, сократим:


Мы имеем право сделать такое разделение, так как равенство должно быть справедливо в любой момент времени. Пусть


Подставим :

Подставим :

Значит, , следовательно, коэффициенты при и можно приравнивать к 0 по отдельности.

Но вернёмся к основной задаче. Возведём в квадрат и сложим и . Используя остновное тригонометрическое тождество, в итоге получим:



Авторский ответ (ниже) тоже верен, просто я работал в СИ, Савченко - в СГС

Ответ