Силы взаимодействия эффекта электромагнитного запаздывания

Взаимодействие между ма1 роскопическими телами. Силы притяжения, аналогичные ван-дер-ваальсовым силам между молекулами, возникают и при сближении макроскопических тел. Общая теория взаимодействия макроскопических тел была развита Лифшицем [148]. В ее основе лежит представление, что взаимодействие обусловлено флуктуациями электромагнитного поля внутри тела и за его границами. Подобные флуктуации всегда существуют и имеют как тепловое, так и квантовомеханическое про-исхождепие. Взаимодействующие тела рассматриваются как сплошные среды. Законность такого подхода связана с тем, что расстояние между поверхностями тел предполагается хотя и малым, но значительно ббльшим межатомных расстояний в телах. Единственной макроскопической характеристикой тел, определяющей силы взаимодействия между ними, является мнимая часть их диэлектрической проницаемости е (со). Развитая теория применима к любым телам, вне зависимости от их молекулярной природы. Поскольку она исходит из точных уравнений электромагнитного поля, в ней автоматически учитываются эффекты запаздывания. [c.74]

Имеются попытки расчета и прямого измерения межфазных молекулярных сил. Эту задачу пытались решить Де-Бур и Гамакер [158]. Рассматривая взаимодействие двух шаров, шара с плоскостью и двух плоскостей, Гамакер рассчитал энергию взаимодействия как интеграл парных молекулярных взаимодействий по элементам объема этих тел, учитывая важнейшее свойство дисперсионных сил — их аддитивность. Оказалось, что и в первом, и во втором случае сила взаимодействия обратно пропорциональна второй степени расстояния между объектами, а в третьем случае (плоскость — плоскость) — третьей степени. Однако при расчете дисперсионных сил на расстояниях порядка 1000 А необходимо учитывать эффект электромагнитного запаздывания , вызванный конечностью скорости распространения электромагнитных волн. С учетом этого эффекта показатель степени при величине г в расчетах Гамакера должен быть повышен на порядок. [c.56]

При расчете статической (температурно-независимой) части Д 1 для достаточно толстых слоев требуется учитывать и так называемое электромагнитное запаздывание. Этот эффект вытекает из самой природы дисперсионных сил Лондона, которые определяют межмолекулярное взаимодействие. Для константы взаимодействия Ри двух одинаковых молекул Лондон получил выражение — a hv, где а — поляризуемость молекулы данного типа, а [c.169]

Современная трактовка дисперсионных сил, проведенная с учетом релятивистских эффектов, показывает, что если время распространения электромагнитной волны от одного атома к другому близко к периоду вращения электрона или, что то же, расстояние между взаимодействующими атомами сравнимо с длиной волны, отвечающей характеристической частоте vo, необходимо вводить поправку в выражение для Udu. Казимир и Польдер показали, что с учетом этого эффекта запаздывания U,ns пропорциональна не а г , а следовательно, лондоновское взаимодействие еще более ослабляется с расстоянием эффект запаздывания становится заметным при г 10 A на малых расстояниях им можно пренебречь. Таким образом, квантовомеханический подход не разрешает проблемы дальнодействия. [c.124]

Более совершенные методы расчета сил взаимодействия конденсированных тел были развиты Казимиром [21] и Лифши-цем [22]. В противоположность применявшемуся ранее микроскопическому подходу, основанному на рассмотрении взаимодействий молекул, был применен макроскопический подход, в котором взаимодействующие тела рассматривались как сплошные среды [22]. Основная идея заключается в том, что взаимодействие между телами осуществляется посредством флуктуационного электромагнитного поля, присутствующего внутри всякой материальной среды и выходящего за ее пределы. Такой подход обладает полной общностью и применим к любым телам независимо от их молекулярной природы [20]. В расчетах используются уравнения Максвелла, учитывающие упомянутые выше эффекты запаздывания, связанные с конечной скоростью распространения электромагнитных волн. Исходя из взаимодействия флуктуационных электромагнитных полей и вводя в уравнение Максвелла стороннее поле [24], можно показать [20—22], что сила притяжения обратно пропорциональна четвертой степени расстояния при больших расстояниях (порядка нескольких микрон). Когда расстояния между телами сокращаются до нескольких сотен А, [c.17]

Для нахождения указанных формул необходимо знать явный вид потенциала взаимодействия молекул лишь на больших расстояниях. Мы рассмотрим два основных случая случай, когда между молекулами на больших расстояниях действуют силы Ван-дер-Ваальса или силы Казимира-Польдера, учитывающие эффект запаздывания электромагнитного взаимодействия, и случай, когда между молекулами на больших расстояниях действуют диполь-дипольные силы. [c.356]

Если расстояние к между поверхностями тел меньше, чем длина волны X, то фазы электромагнитного излучения обоих тел максимально согласуются. В этом случае теория Лифшица дает тот же закон взаимодействия (3.6.2), что и теория Гамакера. Константы взаимодействия также совпадают по порядку величины (около 10 "° Дж). При больших расстояниях между поверхностями (к > X) возникает эффект электромагнитного запаздывания, связанный с конечной скоростью распространения электромагнитных волн синхронизация фаз излучения запаздывает на время, необходимое для пробега волной зазора к. Это ослабляет взаимодействие тел и изменяет закон этого взаимодействия с квадратичного на кубический. Наличие запаздывающего и незапаздывающего взаимодействий тел подтверждено прямыми измерениями сил притяжения и их зависимости от расстояния. [c.618]

При рассмотрении сил возникающих в системе адгезив — субстрат, необходимо учитывать, что во взаимодействии участвуют не изолированные атомы или молекулы, а конденсированные фазы. Это обстоятельство коренным образом изменяет зависимость сил взаимодействия от расстояния. Первые попытки рассмотрения сил взаимодействия конденсированных фаз были предприняты Де Буром и Гамакером [16, 17]. Рассматривая взаимодействие двух шаров, шара с плоскостью, двух плоскостей, Гамакер подсчитал. энергию взаимодействия как интеграл парных молекулярных взаимодействий по элементам объема этих тел, учитывая важнейшее свойство дисперсионных сил — их аддитивность. Оказалось, что в первом и во втором случае сила взаимодействия пропорциональна второй степени расстояния между объектами, а в третьем случае (плоскость — плоскость) — третьей степени. Однако при расчете дисперсионных сил на бо.яьших расстояниях необходимо учитывать эффект электромагнитного запаздывания, связанный со скоростью распространения электромагнитных волн [18]. С учетом этого эффекта показатель степени при г в расчетах Гамакера должен быть повышен на порядок [19]. Однако расчеты Гамакера и Кройта, основанные на суммировании энергии парных взаимодействий, недостаточно обоснованы теоре-сО тически и, строго говоря, применимы только для рассмотрения систем, состоящих из изолированных частиц, т. е. идеализирован-ного случая [20]. [c.17]

Предположим, что между молекулами действуют парные силы и разберем два наиболее характерных случая случай, когда между молекулами на больших расстояниях действуют ван-дер-ваальсовы силы, а также силы, обусловленные эффектами запаздывания электромагнитных взаимодействий, и случай, когда между молекулами на больших расстояних действуют диполь-дипольные силы. [c.45]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология