Оптические явления в диэлектриках

ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ДИЭЛЕКТРИКАХ [c.26]

В развитие классификации диэлектрических оптических сред, приведенной на рис. 7.1, рассмотрим классификацию оптических явлений в диэлектриках, обусловленных анизотропией, индуцированной в оптической среде полями электрическим, магнитным, упругим, температурным или некоторой их совокупностью (рис. 7.2). [c.193]

Рис, 7.2, Классификация оптических явлений в диэлектриках, обусловленных анизотропией, индуцированной полями [c.196]

Многочисленные оптические явления в активных диэлектриках обусловлены естественной анизотропией свойств диэлектрика воздействием внешних полей самовоздействием световой волны появлением инверсной заселенности в лазерных средах особенностями жидкокристаллического состояния. [c.27]

Этот параграф был посвящен рассмотрению теоретических основ явления дисперсии в диэлектриках. В следующем параграфе будут представлены экспериментальные результаты по изучению дисперсии в материалах, используемых для изготовления оптических волокон, из которых будет видно хорошее соответствие с рассмотренной теорией. В последних параграфах будет исследовано влияние зависимости показателя преломления от частоты на скорость передачи сигналов достижимую в оптических волокнах при использовании различных частот. [c.52]

Из всего многообразия физических свойств важнейшими свойствами, характеризующими вещество как диэлектрик, являются электрические — поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и т. д. Многие годы диэлектрики применялись в основном как изоляторы. Поэтому наибольшее значение имели их малые электропроводности и диэлектрические потери, высокая электрическая прочность. В современных условиях диэлектрики используют не только в качестве пассивных элементов различных электрических схем. С их помощью осуществляют преобразование механической и тепловой энергии в электрическую (пьезоэлектрики и пироэлектрики). Ряд диэлектриков находит применение для детектирования, усиления, модуляции электрических и оптических сигналов. При этом важную роль играют такие свойства, как фотоэффект, электрооптические и гальвано-магнитные явления. [c.271]

Внутренний фотоэффект. При облучении светом некоторых полупроводников или диэлектриков оптические электроны отдельных атомов кристаллической решетки вещества, приобретая достаточную дополнительную энергию, отрываются от атомов и превращаются в электроны проводимости. Так как проводимость полупроводников и диэлектриков обычно мала, то появление в них электронов проводимости ведет к заметному повышению их электропроводности, а следовательно, и к уменьшению их сопротивления. Это явление и называется внутренним фотоэффектом, или фотопроводимостью. [c.168]

Если Еп = Е , где , — энергия ионизации, то когда энергия суммы фотонов Nhv достигнет величины, превышающей произойдет ионизация атома, т. е. оптический электрон оторвется от атома. Это явление носит название многофотонной ионизации. Так, например, наблюдалась ионизация атома гелия (потенциал ионизации 24,58 эВ) в результате поглощения 21 фотона излучения неодимового лазера (5. = 1,06 мкм), В такого рода опытах применяется сфокусированное излучение мощных импульсных лазеров. При этом напряженность электрического поля составляет 10 —10 В/см. Если ионизация происходит в газе или конденсированном диэлектрике, то при очень большой плотности энергии может возникнуть искровой пробой среды электрическим полем излучения лазера. [c.312]

В связи с широким применением в электронике тонких диэлектрических пленок, в которых велика напряженность электрического поля, а также с повышением рабочих температур электронных и электротехнических устройств вопрос об электропроводности диэлектриков и связанных с ней явлениях старения (деградации) и электрического пробоя является весьма актуальным. То же самое относится и к оптическому пробою — лазерному разрушению прозрачных диэлектриков, определяющему пределы допустимой лучевой плотности мощности в лазерных устройствах. [c.41]

Проведенные за последние годы исследования привели к успешному применению многослойных пленок из подходящих диэлектриков [89]. В этом случае используется изменение фазы, происхо-" дящее на поверхности диэлектрика, если показатель преломления среды со стороны падения света меньше показателя преломления диэлектрика следовательно, если одна пленка, имеющая оптическую толщину = t (i — геометрическая толщина), нанесена на стекло, отражение от стекла увеличивается, если коэффициент преломления у пленки больше, чем у стекла. Луч, отраженный от поверхности раздела диэлектрик — воздух, претерпевает изменение фазы на я и находится в той же фазе, что и отраженный от поверхности раздела диэлектрик — стекло. Этот поток света проходит дополнительный путь 2t = также эквивалентный изменению фазы на л . Если толщину пленки увеличить до оптический путь будет увеличен и отражение уменьшено оно возрастет снова при t = /4 . Если показатель преломления диэлектрика меньше, чем у стекла, отражение уменьшается это явление лежит в основе просветления оптики с помощью пленок диэлектрика. [c.372]

Явление анизотропии кристаллов есть результат периодического решетчатого строения. В конечном счете с этим связано и то, что кристаллы могут иметь такие электрические и оптические свойства, которые аморфным телам (по крайней мере в естественном состоянии) совсем не присущи. Другими словами, в некоторых естественных кристаллах сама природа обеспечивает возможность пироэлектрических, пьезоэлектрических, электрооптических и других явлений, тогда как в аморфных диэлектриках эти явления вообще не могут возникнуть или возникают лишь в результате внешних искусственных воздействий. К этому надо добавить, что указанные физические свойства, специфические для естественного состояния, выражены в кристаллах более четко и их можно использовать с большей надежностью, чем свойства, приданные аморфным веществам искусственно. Именно поэтому на практике в подавляющем числе случаев употребляют естественные кристаллы, обладающие пиро-или пьезоэффектом, электрооптическими и другими нужными свойствами. [c.8]

В области звуковых частот явление постепенного снижения значений е,- и объяснено давно известной теорией многослойного конденсатора Максвелла. Для объяснения дисперсии дипольной поляризации существует теория Дебая. Частота колебаний / , при которой происходит прекращение дипольной поляризации, обычно лежит в микроволновой области. Ионная поляризация исчезает в области инфракрасного света. В области видимого света остается только электронная поляризация. Следовательно, молекулярная поляризация, рассчитанная по коэффициенту преломления света с помощью формулы (2-3-19), относится к электронной поляризуемости. Частота /е прекращения электронной поляризации лежит в ультрафиолетовой области. В связи с вышесказанным данные проблемы касаются изучения уже не диэлектриков, а оптических материалов. [c.99]

На рис. 7.3 проведена классификация оптических явлений в диэлектриках, обусловленных самовоздействием интенсивных когерентных потоков света. В соответствии с соображениями, изложенными ранее, детальнее рассматриваются фактически используемые эффекты, обусловленные квадратичной нелинейностью, такие, как генерация второй гармоники, суммовых и разностных частот, включая визуализацию УФ- и ИК-излучений, и параметрическая генерация. Ввиду ограниченности объема предельно кратко излагаются данные о начинающих входить в инженерную практику эффектах, вызываемых кубичной нелинейностью, а также фоторефракцией. Вопросы лучевой прочности и лучевого пробоя не рассматриваются как существенно отличающиеся по характеру. [c.196]

Оптические явления в одноосных кристаллах сыграли значительную роль в истории оптики в связи с вопросом о том, перпендикулярно ли колебание светового вектора к плоскости поляризации или параллельно ей. Плоскость поляризации определялась как плоскость падения света, падающего под таким углом, что любая падающая волна превращается при отражении от плоской границы воздух— диэлектрик в линейно поляризованную, т. е. на языке электромагнитной теории как плоскость (Н, s) (см. сгр. 47 и 59). Сегодня не имеет смысла подробно обсуждать этот вопрос ), так как мы зпаем, что петодного-единственного физического понятия, которое можно было бы считать световым вектором . [c.628]

Уравнение (7.7.18) является примером дисперсионного уравнения для взаимосвязанных упругих и оптических явлений в упругих диэлектриках типа альфа-кварца. Оптическая активность альфа-кварца находится приравниванием нулю минора верхнего левого элемента детерминанта D( , v). Таким образом, можно получить оптический показатель вращения, пропорциональный (и+— )/( +-(-П-), где п — два возможных показателя преломления с/и, прямо пропорциональных материальной постоянной gn. Это в свою очередь дает нам средства определения gi7 по известному показателю вращения. Для левополяризованного кварца, таким образом, получается, чта gi7 = 132 = 0.19 м2/Ф [Mindlin, Toupin, 1971]. [c.478]

Вместе с тем явление Керра нашло за последние годы ряд чрезвычайно важных научных и научно-технических применений, осгю-ванных на способности его протекать практически безынерционно, т. е. следовать за очень быстрыми переменами внешнего поля. Таким образом, и по теоретической, и по практической ценности явление двойного лучепреломления в электрическом поле принадлежит к числу крайне интересных и важных. Как уже упоминалось (см. 2), о желательности постановки подобных опытов писал еще Ломоносов (1756 г.) о неудаче попытки обнаружить, влияет ли электризация на преломляющую способность жидкости, сообщает Юнг (1800 г.) и лишь в 1875 г. были выполнены опыты Керра, надежно установившие явление. Керр показал, что многие жидкие диэлектрики становятся анизотропными под действием электрического поля. Опыты с жидкими диэлектриками имеют решающее значение, ибо для жидких веществ деформация, могущая возникнуть под действием электрического поля (электрострикция), не вызывает двойного лучепреломления ), так что в опытах с жидкостью мы имеем электрооптические явления в чистом виде. Описанный Керром эффект стал первым доказательством того, что оптические свойства вещества могут изменяться под влиянием электрического поля. [c.528]

Первые попытки применения квантово-механической теории энергетического состояния электронов в диэлектриках и полупроводниках к интерпретации фотохимических и фотоэлектрических явлений в щелочно-галоидных кристаллах принадлежат П. С. Тар-таковскому [71]. На основе имевшихся в то время экспериментальных данных и общих соображений об энергетических уровнях в кристаллах Тартаковским впервые была построена схема энергетических уровней для ряда щелочно-галоидных соединений с учетом локальных электронных состояний различных центров окраски. Анализируя электронные переходы между различными уровнями энергии кристалла, можно было объяснить ряд оптических и фотоэлектрических свойств окрашенных кристаллов ще-лочно-галоидных соединений с единой точки зрения. Однако в отличие от полупроводников, для которых свет в области их фундаментального поглощения является фотоэлектрически активным, в щелочно-галоидных кристаллах не наблюдается внутреннего фотоэффекта под действием света в области первой полосы собственного поглощения. По этой причине попытки применения зонной теории к толкованию всей совокупности явлений, связанных с собственным поглощением, фотопроводимостью и люминесценцией щелочно-галоидных кристаллов наталкивались на существенные затруднения. Некоторые фундаментальные экспериментальные факты относительно свойств окрашенных щелочно-галоидных кристаллов не получили объяснения ни в энергетической схеме Тарта-ковского, ни в подобных более всеобъемлющих схемах, предлагавшихся позднее. В частности, оставалась совершенно непонятной сама возможность образования в кристалле столь устойчивой окраски под действием света или рентгеновых лучей, какая в действительности наблюдается у щелочно-галоидных кристаллов. В самом деле, при образовании в процессе фотохимического окрашивания свободных электронов, локализующихся затем на уровнях захвата, в верхней зоне заполненных уровней энергии должны образоваться свободные положительные дырки. Вследствие диффузии этих дырок в верхней зоне заполненных уровней вероятность их рекомбинации с электронами, локализованными в центрах окраски, должна быть достаточной, чтобы кристалл быстро обесцветился даже в темноте. Между тем, известно, что окраска кристалла весьма устойчива и сохраняется в темноте очень продолжительное время. Возможность локализации положительных дырок в предлагавшихся квантово-механических моделях не рассматривалась. [c.30]

С точки зрения классической электромагнитной теории ВРМБ можно рассматривать как процесс параметрического усиления упругой волны с частотой й и холостой электромагнитной волны с частотой со—й за счет энергии мощной электромагнитной волны накачки с частотой со. Поясним это. При больших значениях напряженности электрического поля световой волны становится существенным не только влияние создаваемых упругой волной оптических неоднородностей на распространение света, но и влияние света на оптические параметры среды. Такое влияние обусловлено, в частности, явлением электрострикции в электрическом поле в диэлектрике возникает дополнительное давление, пропорциональное квадрату напряженности электрического поля Пусть, например, в [c.499]

Просветление оптических поверхностей. В этом случае явление интерференции в тонком слое используется для уменьшения коэффициента отражения от поверхностей оптических деталей— такой прием называют просветлением оптики . Так же как и ранее, рассмотрим вначале качественно явление, которое имеет место при однослойном просветлении. На поверхность диэлектрика с показателем преломления Яг (рис. 3.7.1) наносится такой слой, чтобы его показатель преломления ni был бы меньше Пг (П1СП2). В этом случае при нормальном падении скачок фазы на я (или потеря в разности хода половины длины волны) будет иметь место два раза при отражении от границы сред / и // и //—III. Если толщина пленки по-прежнему Х/4, то результирующая разность хода отраженных лучей будет Х/4 + Х/4-f Х/2-f Х/2 = X-f Х/2. Здесь два первых слагаемых соответствуют прохождению волной два раза слоя II, а вторые слагаемые соответствуют скачку фаз при отражениях света на границах раздела менее плотной и более плотной сред. В результате интерферирующие волны окажутся в противофазе и погасят друг друга. Коэффициент отражения R для рассматриваемой длины волн X станет равным нулю. [c.192]

Явление поляризационного излучения (не смещивать с поляризацией диэлектриков в электрическом поле ), связанное с направлением колебания электрического (магнитного) вектора, интересно по нескольким причинам. Во-первых, с его помощью удается объяснить некоторые оптические явления, например индикатрисы отражательной и излучательной способности реальных материалов. Во-вторых, поляризованное излучение широко используется в различных областях науки и техники, поскольку в сравнении с естественным (неполяризованным) светом эксперимент может быть проведен более совершенно, а обработка его оказывается более простой. Поляризаторы [c.239]

В области основного поглощения исследуется и ряд других интересных явлений,. в частности рентгеновский экситоы. Существование рентгеновского экситона, т. е. экситона, у которого дырка находится на внутренней оболочке, проявляется в подобии оптических спектров переходов из валентной зоны и переходов с внутреш ей оболочки той же симметрии. Сложная структура оптических спектров, связанных с переходами с внутренних оболочек, исследовалась, в частности, в щелочногалоидных кристаллах (рис. 48). Валентные зоны в диэлектриках относительно плоские, и их ширина меньше ширины запрещенной зоны. Зона проводимости образована из незаполненных атомных состояний, причем волновые функции соседних атомов перекрываются, поэтому валентная зона образуется из смешанных состояний как катиона, так и аниона. [c.252]

Другим примером искусственной анизотропии является анизотропия, возникающая в веществе под влиянием внещнего электрического поля. Этот вид анизотропии был открыт в 1875 г. Керром и носит название эффекта Керра. Вначале двойное лучепреломление в электрическом поле было обнаружено в твердых диэлектриках при помещении их между пластинками заряженного конденсатора. Однако было сомнение в том, что электрическое поле в данном случае играет косвенную роль и двойное лучепреломление появляется в результате механической деформации, вызванной полем (явление электрострикции >). Непосредственное влияние электрического поля было установлено после того, как явление двойного лучепреломления было обнаружено в жидкостях, в которых статическое сжатие не вызывает оптической анизотропии. Впоследствии (1930) двойное лучепреломление под действием электрического поля было найдено в парах и газах. Хотя эти измерения гораздо сложнее, чем измерения в жидкостях, поскольку эффект мал, однако теория эффекта Керра применима к ним с меньщнми допущениями. [c.65]

Пьезооптические (или упругооптические) явления возникают при деформации различных диэлектриков. При неоднородной деформации оптически изотропное вещество (стекло или полимер) приобретает анизотропные свойства, а в анизотропных кристаллах деформация изменяет оптические параметры. Поэтому в деформированных диэлектриках изменяются условия распространения света, что может быть использовано в целях управления. Соответствующие пьезооптические коэффициенты весьма велики в кристаллах с высокой упругой податливостью — сегнетоэластиках и па- [c.29]

В некоторых передающих трубках (ви-диконы) электрические сигналы от оптических изображений получаются с помощью фотосопротивлений — веществ, проводимость которых повышается при облучении их светом с соответствующей длиной волны. Повышение проводимости при действии светового облучения (явление внутреннего фотоэффекта) наблюдается у некоторых полупроводников и диэлектриков, к которым относятся селен, сернистый кадмий, серни-сурьма и др. [c.218]

Процесс старения сопровождается окрашиванием диэлектриков. Наиболее систематически явление окрашивания изучено в щелочногалоидных кристаллах при О >> 450° С. Экспериментальные результаты (рис. 1-25) показывают, что изменение коэффициента оптического поглощения /( (интенсивности окраски) кристалла хорошо коррелируется с изменением тока на первом этапе окрашивание отсутствует, на втором — происходит интенсивное окрашивание от катода вследствие возрастания концентрации / -центров, на третьем устанавливается стационарное значение интенсивности окраски и на четвертом — вновь происходит увеличение интенсивности окрашивания. Окрашивание наблюдается также в процессе старения монокристаллов ВаТЮд, 8гТ10з и титаносодержащих керамик. Кроме того, в процессе старения этих керамик происходит также изменение тангенса угла диэлектрических потерь tg б и диэлектрической проницаемости е или емкости С (рис. 1-27). [c.34]

Вопрос о взаимодействии излучения с веществом является чрезвычайно важным с точки зрения как теории, так и практики. Это взаимодействие может рассматриваться с самых различных точек зрения. При воздействии на материал излучения могут изменяться электрические свойства материала и в нем могут возникать новые электрические явления мало того, в материале могут происходить весьма глубокие изменения структуры, механической прочности, оптических свойств и т. п. В ряде случаев важна способность материала поглощать радиацию или же, наоборот, способность его пропускать сквозь себя радиацию без заметного ее ослабления. В определенных условиях под действием радиации, электрического поля и других факторов материалы сами способны излучать радиацию. Сказанным далеко не исчерпывается все многообразие лучевых свойств материалов (И, в частности, диэлектриков. В последаие годы в связи с широким развитием ядерной техники, использованием радиоактивных изотопов, ускорителей элементарных частиц все чаще приходится иметь дело с воздействием на материалы различных видов ионизирующих излучений, почему изучению лучевых свойств материалов уделяется все большее внимание. [c.298]

После ожрытия явления оптического пробоя довольно долго отсутствовала ясность в понимании этого явления, особенно в твердых прозрачных диэлектриках. Ситуация здесь одно время напоминала ту, которая долго существовала в физике пробоя диэлектриков в электростатическом поле. И там и здесь глубокое понимание явления было достигнуто после серии проб и ошибок путем достижения воспроизводимости результатов (прежде всего порогов пробоя) в сверхчистых материалах, в которых удалось исключить влияние инородных включений и неоднородностей. [c.107]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...