ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Приближение классической кристаллооптики. Тензор е(а),А) в изотропной среде из "Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов " Л = А -j-/А —волновой вектор (векторы k и к вещественные). [c.9] Е—напряженность электрического поля. [c.10] Ло = —--длина волны в вакууме. [c.10] Ец — продольное поле eJ , у—см. (2.58). [c.10] Кристаллооптику, развиваемую на основе связей или, как иногда говорят, материальных уравнений (4), мы будем называть классической кристаллооптикой. [c.13] Связи (5) отвечают кристаллооптике с учетом пространственной дисперсии (термин пространственная дисперсия указывает на наличие зависимости от к) ). [c.13] Пренебрежение пространственной дисперсией эквивалентно предположению, что электрическая поляризация в данной точке среды определяется значением электрического поля в той же точке. Часто такое приближение является достаточно хорошим. Но в общем случае, очевидно, поляризация в данной точке определяется полем в некоторой окрестности около этой точки. В терминах фурье-компонент это как раз и означает, что зависит от длины волны или, что то же, волнового вектора поля. Величина пространственной дисперсии определяется параметром ak или несколько более наглядным параметром а/Х, где а — характерный размер (радиус области влияния , радиус молекулярного действия и т. п.) VL = 2%lk — длина волны в среде ). В конденсированной неметаллической среде (кристаллы, жидкости) радиус а порядка постоянной решетки или размеров молекул, т. е. [c.14] Учет пространственной дисперсии совершенно необходим при рассмотрении продольных волн (достаточно напомнить, что при пренебрежении пространственной дисперсией групповая скорость продольных волн равна нулю [6]) ). Продольные волны, которые особенно хорошо известны в случае плазмы (плазменные волны), могут существовать и в кристаллах, хотя в этом случае затухание волн является довольно значительным. С вопросом о продольных (плазменных) волнах в твердом теле связана проблема дискретных потерь энергии при прохождении заряженных частиц через тонкие пленки [5, 7]. Не останавливаясь здесь на этом вопросе, а также на значении пространственной дисперсии и использовании тензора е Дш, к) в физике плазмы [6, 7], в металлооптике [7, 8] и некоторых других областях [7, 9], сосредоточим внимание только на кристаллооптике. [c.16] На появление анизотропии порядка (а/Х) в кубических кристаллах Лоренц обратил внимание еще в 1878 г. (см. [10]). Это заключение было повторено в работе [11] на основе микроскопического рассмотрения квадрупольных переходов в кристаллах и в работе [5] на базе использования выражений (10) — (И). Только в 1960 г. оптическая анизотропия негиротропных кубических кристаллов была наблюдена [12] в закиси меди (СидО) в области квадрупольной линии поглощения. При учете пространственной дисперсии кубический кристалл СидО обладает семью оптическими осями (три оси 4-го порядка и четыре пространственные диагонали куба). Учет пространственной дисперсии сказывается, разумеется, и на оптических свойствах кристаллов с более низкой симметрией (например, одноосный кристалл при этом становится многоосным), а также существен при исследовании влияния внешних электрического и магнитного полей и напряжений. [c.17] НИИ Хо = 6125А. Однако, по нашему мнению, в связи с рядом осложнений экспериментального характера (см. п. 11.2) вопрос о природе наблюдавшихся в [22] осцилляций еще нужно считать открытым. В этой области необходимы дальнейшие исследования. [c.19] Пространственная дисперсия сказывается, в частности, и на коэффициенте отражения волн от поверхности кристалла. Особое внимание привлекает при этом изучение частотной зависимости коэффициента отражения [22а]. К сожалению, изучение влияния пространственной дисперсии на отражение света связано с осложнениями как экспериментального, так и теоретического характера. Дело в том, что поверхность кристалла обычно далека от идеальной (шероховатости, поверхностные загрязнения). Кроме того, даже в случае идеальной поверхности при учете пространственной дисперсии для решения задачи об отражении нужно, вообще говоря, изменить или дополнить граничные условия. Тем самым анализу подлежит не только зависимость от к, но и характер граничных условий. [c.19] Правда, в отношении работы [22а] оба эти момента, быть может, не очень существенны, но, с другой стороны, в этом случае имеются неясности, касающиеся роли расщепления экситонных термов, а также выбора коэффициента поглощения и силы осциллятора перехода (см. п. 11.2). [c.19] Именно, новые волны можно возбуждать, пропуская через кристалл рентгеновские лучи [226] или заряженные частицы [22в] (см. 15). [c.20] МОЩЬЮ уравнений поля находятся все нормальные волны. Кроме того, обсуждаются энергетические соотношения, вопрос о лучах, граничные задачи и т. п. [c.21] Не подлежит сомнению, что в целом ряде случаев целесообразно проводить исследование именно на таком макроскопическом пути и нет никаких оснований привлекать микроскопическую теорию. Что же касается этой последней, то ее использование и развитие, конечно, совершенно необходимы при вычислении самого тензора ((0, к) в тех или иных приближениях или, если угодно, для различных моделей кристалла. Другими словами, в оптике кристаллов, как и в других областях, рациональный метод связан с правильным сочетанием макроскопического и микроскопического подходов. Это замечание, очевидное в наше время, здесь повторено потому, что в литературе по кристаллооптике до сих пор часто приходится сталкиваться с применением относительно громоздких микроскопических расчетов даже для получения очевидных или, во всяком случае, достаточно ясных с макроскопической точки зрения результатов. [c.21] Как по этой причине, так и из независимых соображений (в частности, для достижения большей полноты и установления соответствия между некоторыми экспериментальными данными и теоретическими расчетами) мы остановимся в книге и на микроскопической теории в ее связи с макроскопической кристаллооптикой. При этом, как легко видеть, микроскопическая теория оптических явлений в кристаллах тесно связана в первую очередь с тем направлением в физике твердого тела, которое часто называют теорией экситонов. [c.21] В связи с отсутствием общепринятой терминологии условимся называть экситонами элементарные возбуждения в кристаллах, подчиняющиеся статистике Бозе. При таком определении, очевидно, к числу экситонов относятся все нормальные электромагнитные волны в кристалле, которые на квантовом языке в случае достаточно слабого поглощения представляют собой не что иное, как фотоны в среде (включая сюда и продольные фотоны в среде — плазмоны) ). [c.21] Прежде чем коснуться этой проблемы по существу, уточним терминологию. Под реальными экситонами (или просто экситонами ) ниже понимаются нормальные волны — точные решения однородной задачи, получающиеся при учете как кулоновского, так и остального электромагнитного взаимодействия. Далее, кулоновскими экситонами будем называть все соответствующие точные решения однородной кулоновской задачи, получающейся при пренебрежении поперечным электромагнитным полем ). [c.23] Наконец, механическими экситонами мы именуем решения кулоновской задачи при отсутствии или пренебрежении влиянием длинноволнового продольного (кулоновского) электрического поля Е . [c.23] О реальных, кулоновских и механических экситонах мы будем подробно говорить ниже (см. в особенности п. 2.2). Здесь же сделаем только несколько замечаний, которые должны пояснить смысл введения понятия об экситонах разного типа. [c.23] Вернуться к основной статье