固態(tài)光譜學的總結

1、《固態(tài)光譜學》知識梳理概括第1章光學常數(shù)及色散關系光學常數(shù)是反映固體宏觀光學性質的物理量，折射率n和消光系數(shù)κ是兩個基本的光學參數(shù)，兩者分別構成復折射率的實部和虛部，另外，復介電常數(shù)ε和復光電導率σ也叫做光學常數(shù)，他們都和（n，κ）有關。實際上光學常數(shù)并非真正意義上的常數(shù)，而是入射光頻率的函數(shù)，光學常數(shù)的這種頻率依賴性叫做色散關系。1.1折射率與消光系數(shù)當一束光照照到一個固體上時，可能會被反射、吸收和透過。他們之間的關系ART=1光在固

2、體中傳播時強度會發(fā)生衰減，光強的變化為I=Inead光在耗散介質中的傳播，波失可以用一個復波動矢量來表示irikkk??，下表分別表示實部和虛部。于是以ω為角頻率的電磁波場E的時空關系可以表示為r)iwt)exp(krexp(ikEωt)exp(ir00???iikrEE結合介質中麥克斯韋方程組可以得到k)(kcεω22?對于上面方程的解需要分情況來討論1。對于振幅無衰減的介質，εk均為實數(shù)，ε?n2。對于振幅有衰減的介質，k為復數(shù)，上

3、方程可化為εω)2(2222???irirkikkkc對于實的介電常數(shù)，相應于等相位面垂直于等振幅面的情況，這種波的振幅有衰減，但波在傳播過程中無能量損耗對于復的介電常數(shù)，滿足該方程所有的解都是衰減波，irεεε??方程式可以分解為i2ir2r2222εω)k(2kcεω)(???irkkc引入復折射率κinn??將上次化為最簡ir22ε2nκεκ???n因此ε?n，這叫做廣義麥克斯韋關系單位體積的偶極矩（電極化強度）??ρδrdxdy

4、dz)1(VP電流密度??ρδudxdydz)1(VJ其中δu是帶電粒子的運動速度，J=iωP在線性光學響應范圍內，電極化強度的宏觀表示為χEεP0?幾個重要的推導：χ)E(1εPEεεEε000?????Diriχχ1εχ???1εχrr?iiεχ?Eχε1)E(εεPi0r0??????EJ1εωiεωεεr0i0?1.4光電導率光在固體中的功率密度與介電函數(shù)的虛部或極化率的虛部成正比。光在物質中的傳播可能被吸收吸收率為吸收的能流密

5、度除以入射的能流密度αd)exp(cndωεi??A樣品很薄，忽略光通過后振幅的衰減αd?A可見，吸收率不僅與吸收系數(shù)成正比，而且與吸收長度d有關在導電固體中，光電導率一般是復數(shù)，由??EJir00iχχεχEεPiωPσE?????得??1εωεωχεσωεεωχεσr0r0ii0i0r????由此可見，復光電導率的定義與復極化率的定義有所不同，復光電導率的實部和虛部分別與復極化率的虛部和實部相對應。利用光電導率的表達式，光功率密度和