物理化学数据手册之介电常数( 二 ) _知识百科

（二）经典物理对介电常数的理解
通过电介质物理学研究，研究人员开展了对宏观物质中束缚电荷位移运动规律的科学探索，并提出了束缚电荷的概念，即束缚于物质内的正的原子实和负的其他电子。
这些束缚电荷的位移运动规律麦克斯韦在它的统一电磁场理论中作过了经典阐述。其中即有关这方面的理解，即物体在外场（力场、电场等）作用下，其电荷运动有两种形式：一种是形式传导电流的定向运动，这一般只发生在金属良导体和高温等离子体中；另一种则是形成位移电流的微观运动。
后者产生的电极化效应可以用介电常数来描述，麦克斯韦通过研究最终将物质的电位移
和外电场场强通过一特定关系来表现，如下：。在对电介质的探索中，我们发现了描述电介质的另外一个重要的物理量，电极化强度
，它是指在电介质内，取任一体积元，当没有外电场时，这体积元内所有分子电矩的矢量和都等于零。
但是，在外电场的影响下，由电介质的极化，
将不会等于零。取单位体积内的电矩矢量和，即作为度量电介质极化程度的基本物理量，这就是电极化强度。通过矢量迭加原理，我们可以认识到，在
区域内分子不仅受外电场作用，也受到以外的电介质内束缚电荷的电场作用，因此在处的合场强。
实验表明，电极化强度与电介质内的合场强
成正比，即。是与电介质性质有关的比例系数，即电极化率。实际在，在研究过程中，研究人员最后发现了
存在着特殊的函数关系。为此，我们假设以平行板电容器为研究对象，其中间分布着均匀电介质，设板上自由电荷的面密度为
，由于两板间电介质的均匀极化，在临近平板的电介质表面上，出现的束缚电荷面密度为，按定义电极化强度为为两板间空间体积，为整个体积
内的电矩矢量。
由 ,且与方向相反，故代入可以得到，由代入则可以得到
由，且，则有，则方程两边乘以，则。这就是经典物理条件下的三者间的关系，它是通过了介电常数
来联系的。而这一特定的关系不仅适合于平行板电容器均匀分布的电场，在一般电场中它也是成立的。
（三）量子物理对介电常数的理解
人们对电介质物理的研究已经从经典物理走进了量子物理，并深入到量子领域取得了不俗成绩，但是在这一领域的开拓过程中，还有很多亟待解决的问题。
近代凝聚态理论的主体和发展前沿是建立在元激发方法基础上的微观理论。从这个角度来说，电介质理论还是有很大的空白。研究人员所应用的元激发方法是量子场论中关于基本粒子的理论方法推广应用于晶体。真实晶体都是有限大小的，为了应用量子场论方法，引入了循环边界条件将有限尺寸的晶体拓展为三维无穷周期结构的理想体系，这种方法在磁性理论、金属理论、能带理论和超导理论中取得了重大进展，但用到电介质问题时候，却是失败的。
人类自认识了电，就开始认识了电介质，但摩擦起电中的“电”在电介质中存在的微观状态，利用当代的凝聚态理论还找不到令人十分满意的解释。
在对电介质的研究中，研究人员发现固体能谱是获得固体中微观信息的有效手段，电介质能谱是固体能谱的一种，其中应用最多的是介能谱；它是研究高分子聚合物结构的重要方法。
在介电谱技术中，传统的方法是在不同频率
下测量复介电常量 ,称之为频域方法。频域方法中的
一向被认为是介电常量的唯一定义。上世纪七十年代以来，出现了另一种方法，称为时域方法，就是在时间

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