ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Дисперсия при распространении электромагнитных волн в диэлектриках из "Теория волн " Для нахождения зависимости е от частоты (закона дисперсии) необходимо решить задачу о взаимодействии электромагнитной волны с имеющимися в среде зарядами. [c.65] Все современные теории дисперсии учитывают молекулярное строение вещества и рассматривают молекулы как динамические системы, обладающие собственными частотами. Молекулярные системы подчиняются законам квантовой механики. Однако результаты классической теории дисперсии во многих случаях приводят к качественно правильному выражению для показателей преломления и поглощения как функций частоты. [c.66] В однородных диэлектриках электрическое поле волны вызывает поляризацию молекул среды. Простейшая модель диэлектрика — совокупность нейтральных молекул. В нейтральных молекулах заряды электронов точно компенсируют заряды ядер, причем для большинства диэлектриков центры отрипательных н положительных зарядов совпадают. В этом случае в отсутствие электромагнитного поля молекулы не обладают дипольным моментом. Под действием поля волны происходит смещение электронов (ионы при этом можно считать неподвижными, поскольку их масса велика по сравнению с массой электронов) и каждая молекула поляризуется — приобретает дипольный момент р = ег. Если диэлектрик однороден и в единице объема содержится N одинаковых молекул, то вектор объемной плотности поляризации равен Р = Мр. [c.66] Для определения вектора Р необходимо решить уравнения движения электронов в молекуле под действием поля волны 1 найти смещение электронов как функцию поля. В классической теории дисперсии описание движения электронов в молекуле основывается на модели Друде — Лоренца, согласно которой молекула представляется в виде одного или нескольких линейных гармонических осцилляторов, соответствующих нормальным колебаниям электронов в молекуле. [c.66] Для твердых диэлектриков е (0) может значительно превышать единицу. [c.67] Выясним, как зависят показатели преломления и поглощения от частоты. Если выполняется условие о) — уо), т. е. если частота волны далека от резонансной (о) о)(, или о) о) ). [c.67] Здесь Nj — объемная плотность числа осцилляторов с частотой (Оу Если вычислить дипольный момент единицы объема, пользуяс методами квантовой механики, то для е получается формула аналогичная (4.6), с той лишь разницей, что N] заменяется в ней на Nfj, где fj — сила осциллятора для перехода с частотой (о. Суммирование ведется по всем разрешенным дипольным переходам, Формулы (4.3) и (4.6) получены для модели независимых атомов, однако они дают вполне правильное феноменологическое описание любой системы, спектр поглощения которой представляет набор дискретных линий. [c.68] Мы получили дисперсионную формулу для диэлектрика, молекулы которого приобретают дипольный момент только во внешнем поле. Но молекулы многих диэлектриков (например, воды) обладают дипольным моментом и в отсутствие поля. Механизм поляризации такого диэлектрика сводится к ориентирующему действию поля волны. [c.69] Если и к Т, то в разложении Р в ряд по степеням Е появятся нелинейные члены. [c.69] Вернуться к основной статье