Allgemeine Grundlagen zu den Versuchen Molrefraktion ...

TU Clausthal Stand: 04.04.2005
Institut für Physikalische Chemie
Fortgeschrittenen-Praktikum 9. & 10. Dipolmoment & Molrefraktion Seite 8/15
Frequenzen des äußeren Feldes genügend unterhalb der charakteristischen Frequenz des
Systems erfolgt Polarisation wie im statischen Feld bezüglich des jeweiligen Mechanismus
(Elektronen-, Atom- bzw. Dipolpolarisation), die elektrische Verschiebung ist in Phase mit
der Feldstärke. Bei Frequenzen des äußeren Feldes oberhalb der charakteristischen Frequenz
erfolgt keine Anregung des betreffenden Mechanismus mehr. So fallen mit steigender
Frequenz nacheinander die Dipolorientierung, die Atom- und die Elektronenpolarisation aus
(Abb. 1).
ε'
α or
α at
ε''
α el
MW IR SL UV log ω
Abb. 1: Die Abhängigkeit der Polarisierbarkeit und der Dielektrizitätskonstanten von der Frequenz in
schematischer Darstellung.
MW = Mikrowellen ω ≈ 10 11 sec -1
IR = Infrarot ω ≈ 10 14 sec -1
Vis = Sichtbares Licht ω ≈ 10 15 sec -1
UV = Ultraviolett ω ≈ 10 16 sec -1
Bei der Dispersion unterscheidet man zwei Fälle. Beim so genannten Debye-Fall, der die
Dipolorientierung betrifft, wird die Bewegung der Dipole modellmäßig entweder als
Drehbewegung in einem viskosen Medium oder aber als das Hin- und Herspringen der Dipole
zwischen verschiedenen Orientierungen betrachtet. Die charakteristische Frequenz ist
umgekehrt proportional der so genannten Relaxationszeit τ. Dies ist die Zeit, nach der nach
einem plötzlichen Abschalten eines statischen Feldes die mittlere Dipolorientierung auf den e-
tenTeil des Ausgangswertes abgesunken ist. Beim so genannten Resonanzfall, der die Atomund
Elektronenpolarisation beschreibt, ist die charakteristische Frequenz die Frequenz der
Schwingung der Atome im Molekül oder Ionengitter gegeneinander bzw. die Frequenz der
Bewegung der Elektronen um den Kern. Beim Resonanzfall treten die typischen positiven