固態(tài)光譜學(xué)的總結(jié)

1、《固態(tài)光譜學(xué)》知識(shí)梳理概括第1章光學(xué)常數(shù)及色散關(guān)系光學(xué)常數(shù)是反映固體宏觀光學(xué)性質(zhì)的物理量，折射率n和消光系數(shù)κ是兩個(gè)基本的光學(xué)參數(shù)，兩者分別構(gòu)成復(fù)折射率的實(shí)部和虛部，另外，復(fù)介電常數(shù)ε和復(fù)光電導(dǎo)率σ也叫做光學(xué)常數(shù)，他們都和（n，κ）有關(guān)。實(shí)際上光學(xué)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(xué)常數(shù)的這種頻率依賴性叫做色散關(guān)系。1.1折射率與消光系數(shù)當(dāng)一束光照照到一個(gè)固體上時(shí)，可能會(huì)被反射、吸收和透過(guò)。他們之間的關(guān)系A(chǔ)RT=1光在固

2、體中傳播時(shí)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減，光強(qiáng)的變化為I=Inead光在耗散介質(zhì)中的傳播，波失可以用一個(gè)復(fù)波動(dòng)矢量來(lái)表示irikkk??，下表分別表示實(shí)部和虛部。于是以ω為角頻率的電磁波場(chǎng)E的時(shí)空關(guān)系可以表示為r)iwt)exp(krexp(ikEωt)exp(ir00???iikrEE結(jié)合介質(zhì)中麥克斯韋方程組可以得到k)(kcεω22?對(duì)于上面方程的解需要分情況來(lái)討論1。對(duì)于振幅無(wú)衰減的介質(zhì)，εk均為實(shí)數(shù)，ε?n2。對(duì)于振幅有衰減的介質(zhì)，k為復(fù)數(shù)，上

3、方程可化為εω)2(2222???irirkikkkc對(duì)于實(shí)的介電常數(shù)，相應(yīng)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(guò)程中無(wú)能量損耗對(duì)于復(fù)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(fù)折射率κinn??將上次化為最簡(jiǎn)ir22ε2nκεκ???n因此ε?n，這叫做廣義麥克斯韋關(guān)系單位體積的偶極矩（電極化強(qiáng)度）??ρδrdxdy

4、dz)1(VP電流密度??ρδudxdydz)1(VJ其中δu是帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度，J=iωP在線性光學(xué)響應(yīng)范圍內(nèi)，電極化強(qiáng)度的宏觀表示為χEεP0?幾個(gè)重要的推導(dǎo)：χ)E(1εPEεεEε000?????Diriχχ1εχ???1εχrr?iiεχ?Eχε1)E(εεPi0r0??????EJ1εωiεωεεr0i0?1.4光電導(dǎo)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(zhì)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(guò)后振幅的衰減αd?A可見(jiàn)，吸收率不僅與吸收系數(shù)成正比，而且與吸收長(zhǎng)度d有關(guān)在導(dǎo)電固體中，光電導(dǎo)率一般是復(fù)數(shù)，由??EJir00iχχεχEεPiωPσE?????得??1εωεωχεσωεεωχεσr0r0ii0i0r????由此可見(jiàn)，復(fù)光電導(dǎo)率的定義與復(fù)極化率的定義有所不同，復(fù)光電導(dǎo)率的實(shí)部和虛部分別與復(fù)極化率的虛部和實(shí)部相對(duì)應(yīng)。利用光電導(dǎo)率的表達(dá)式，光功率密度和