Поляризация

Поляризация — собирательный термин, объединяющий ряд различных по своей природе явлений. Наиболее часто поляризацией называют процесс перемещения зарядов под действием электрического поля и образование вследствие этого электродвижущей силы (э.д.с), направленной против внешнего поля.
Поляризация по своей природе делится на несколько видов. Электронная поляризация представляет собой смещение электронов на своих орбитах относительно положительно заряженных ядер в атомах и ионах. В результате такого смещения атом или ион превращается в индуцированный, наведенный диполь с направлением, противоположным внешнему полю. Время возникновения электронной поляризации, называемое временем релаксации, равняется 10-16 — 10-14 с.
Ионная поляризация-смещение иона относительно кристаллической решетки. Вследствие этого возникает дипольный момент с направлением, противоположным внешнему полю. Время релаксации ионной поляризации 10-14 — 10-12 с.
Дипольная (ориентационная) поляризация обусловлена ориентацией под действием внешнего поля свободных полярных молекул вещества. Такой поляризации активно подвергаются молекулы белков и других высокомолекулярных соединений. Время релаксации дипольной поляризации может изменяться от 10-13 до 10-7 с.
Макроструктурная поляризация возникает под действием электрического поля вследствие неоднородности электрических свойств вещества. Для ее возникновения необходимо наличие слоев с различной электропроводностью. Под действием поля свободные ионы и электроны, содержащиеся в проводящих субстанциях, перемещаются в пределах каждого включения до границы проводящего слоя. Дальнейшее перемещение свободных зарядов невозможно вследствие низкой проводимости соседних слоев. Время релаксации макроструктурной поляризации лежит в пределах 10-8 — 10-3 с.
Поверхностная поляризация происходит на поверхностях, имеющих двойной электрический слой. При наложении внешнего поля происходит перераспределение ионов диффузионной части двойного электрического слоя: частицы дисперсной фазы смещаются в одну сторону, а ионы диффузионного слоя — в другую. В результате этого частицы дисперсной фазы с противоионами диффузионного слоя превращаются в наведенные диполи. Время релаксации поверхностной поляризации лежит в пределах от 10-3 до 1 с.
Электролитическая поляризация возникает между электродами, опущенными в раствор электролита, при пропускании через них электрического тока. При наложении разности потенциалов на электроды произойдет перераспределение потенциалопределяющих ионов в диффузионной части двойного электрического слоя: в области катода концентрация ионов (катионов) увеличится, в области анода — уменьшится. В этой связи между электродами возникнет э.д.с. поляризации, направленная против внешней э.д.с. Следовательно, и в случае электролитической поляризации появление э.д.с. обусловлено смещением зарядов, которое проявляется как изменение концентрации ионов в приэлектродной зоне. Время релаксации электролитической поляризации измеряется величинами порядка 10’4- 102 с.
Описанные явления поляризации присущи биологическим объектам. При наложении внешней разности потенциалов в тканях возникает противоположно направленная э.д.с, которая значительно уменьшает внешнее поле, обусловливает высокое удельное сопротивление тканей току и приводит к его уменьшению. При этом вначале возникают те виды поляризации, которые имеют меньшее время релаксации.
Лечебные физические факторы способны вызывать различные виды поляризации в тканях организма. Поляризационные явления во многом определяют особенности поглощения физических (прежде всего электротерапевтических) факторов, глубину их проникновения и многие стороны их физиологического и лечебного действия. В некоторых тканях поляризация затухает медленно, чем обеспечивается длительное последействие многих физиотерапевтических процедур. В физиотерапевтической практике необходимо учитывать наличие поляризационных эффектов, в частности поляризации электродов, с помощью которых электрический ток подводится к биологическим тканям, и как нежелательное или побочное явление.