Edits to “Условие”, “Решение”, “Ответ”

jzmicer edited
revision #19320 parent #19319 ← older newer →
@@ -1,11 +1,37 @@
### Условие
−$6.6.28.$ [Вставьте условие задачи]
+$6.6.28.$ Диэлектрическая проницаемость аргона при температуре $0 \ ^\circ C$ и давлении $1 \ атм$ равна $1.00056$. Оцените радиус атома аргона, считая, что заряд электронов распределен равномерно по объему атома, а в центре атома находится его ядро.
### Решение
−1
+Концентрация атомов:
+$$
+P=nkT\quad\to\quad n=\frac{P}{kT}
+$$
+При помещении атома во внешнее электрическое поле $E$ ядро смещается относительно центра электронного облака на расстояние $x$ под действием силы $F=eZ\cdot E$.
+Эта сила уравновешивается силой со стороны поля электронного облака. Его можно найти из теоремы Гаусса:
+$$
+\oint\vec E_e d\vec S=\varepsilon_0 \sum Q \ \to \ E_e\cdot 4\pi x^2=\varepsilon_0 Ze\frac{x^3}{R^3}
+$$
+Условие равновесия ядра:
+$$
+\vec E=-\vec E_e
+$$
+Тогда из за смещения атом приобретает дипольный момент
+$$
+p=Zex=4\pi\varepsilon_0 R^3 E
+$$
+Полная поляризованность среды:
+$$
+np=(\varepsilon-1)\varepsilon_0 E \ \to \ 4\pi R^3\frac{P}{kT}=\varepsilon-1
+$$
+$$
+R\approx\sqrt[3]{\frac{(\varepsilon-1)kT}{4\pi P}}\approx 1.2\cdot 10^{-10} \ м=0.12 \ нм
+$$
+Это порядка одного ангстрема - вполне правдоподобно. Интересно, что в решении нам не понадобился конкретный химический элемент
#### Ответ
−[Вставьте краткий ответ или результат в рамке]
+$$
+\boxed{R\approx\sqrt[3]{\frac{(\varepsilon-1)kT}{4\pi P}}\approx 0.12 \ нм }
+$$