Распространение волн в анизотропных средах. Аверина Л.И. - 8 стр.

UptoLike

Составители: 

8
распространяется вдоль главной оси z , в уравнении Френеля нужно положить
. ,0 nnnn
zyx
=
=
=
Оно упростится и примет вид
(
)
.0
24
=++−
yyxxyyxx
nn εεεε
Отсюда для нормальных волн находим два значения показателей преломления
. ,
2
2
2
1 yyxx
nn εε ==
Нормальные волны в кристаллах отличаются не только фазовыми скоро -
стями, но и поляризацией . Чтобы показать это , удобно ввести систему коорди-
нат, в которой ось z направлена вдоль вектора n ; в этой системе .0
=
z
D Из
уравнений (1.4) получаем
(
)
nEnEnD
2
−= или
yyxx
EnDEnD
22
, == (2.2)
С учётом материального уравнения (1.9), не приводя тензор
1
ij
ε к диагональ-
ному виду, запишем (2.2) в следующей форме:
.0
1
,0
1
11
2
11
2
=−
=−
−−
−−
xyxyyy
yxyxxx
DD
n
DD
n
εε
εε
(2.3)
Поскольку компоненты тензора
1
ij
ε действительны , то и множитель поляриза-
ции
1
12
2,1
12
2,1
1
2,1
−−
=
==
yx
yy
xx
xy
y
x
n
n
D
D
P
ε
ε
ε
ε
(2.4)
есть действительная величина.
Таким образом, в анизотропной неактивной среде нормальные волны по-
ляризованы линейно . Всякая волна другой поляризации в анизотропной среде
расщепляется на две линейно - поляризованные волны , фазовые скорости кото -
рых в общем случае различны .
Напомним , что в изотропной среде возможно распространение волн про -
извольной поляризации, поскольку фазовые скорости волн с любым направле-
нием вектора D одинаковы ; сложение двух линейно поляризованных волн в
этих условиях может привести к возникновению волны с линейной, круговой
или эллиптической поляризацией . В кристаллах же в общем случае, в отличие
от изотропной среды , волн с круговой или эллиптической поляризацией не су-
ществует.
                                               8
расп ро страняется вдо ль г    лавно й о си z, в уравнении Ф ренеля нуж но п о ло ж ить
n x = n y = 0, n z = n. О но уп ро стится и п риметвид

                             (          )
                    n 4 − n 2 ε xx + ε yy + ε xxε yy = 0.

О тсю да для но рмальны х во лн нахо дим два значения п о казателей п рело мления
 n12 = ε xx , n22 = ε yy .
        Н о рмальны е во лны в кристаллах о тличаю тся не то лько фазо вы ми ско ро -
стями, но и п о ляризац ией. Ч то бы п о казать это, удо бно ввести системуко о рди-
нат, в ко торо й о сь z нап равлена вдо ль вектора n; в это й системе D z = 0. И з
уравнений (1.4) п о лучаем D = n 2 E − n(nE ) или

                           Dx = n 2 E x , D y = n 2 E y                             (2.2)

С учё том материально г  о уравнения (1.9), не п риво дя тензо р ε ij−1 к диаг
                                                                             о наль-
но мувиду, зап иш ем (2.2) в следую щ ей фо рме:

                            1     −1          −1
                            2 − ε xx  Dx − ε xy D y = 0,
                           n         
                                                                                    (2.3)
                            1     −1          −1
                            2 − ε yy  D y − ε yx Dx = 0.
                           n         

П о ско лькуко мп о ненты тензо ра ε ij−1 дей ствительны , то и мно ж итель п о ляриза-
ц ии

                                               −1
                                   Dx        ε xy       n1−,22 − ε yy
                                                                   −1
                           P1, 2 =    =               =                             (2.4)
                                   D y n1−, 22 − ε xx
                                                   −1           −1
                                                              ε yx

естьдействительная величина.
      Т аким о бразо м, в анизо тро п но й неактивно й среде но рмальны е во лны п о -
ляризо ваны линей но . В сякая во лна друг     о й п о ляризац ии в анизо тро п но й среде
расщ еп ляется на две линей но -п о ляризо ванны е во лны , фазо вы е ско ро сти ко то -
ры х во бщ ем случаеразличны .
      Н ап о мним, что в изо тро п но й среде во змо ж но расп ро странение во лн п ро -
изво льно й п о ляризац ии, п о ско лькуфазо вы е ско ро сти во лн с лю бы м нап равле-
нием векто ра D о динако вы ; сло ж ение двух линейно п о ляризо ванны х во лн в
этих усло виях мо ж етп ривести к во зникно вению во лны с линейно й, круг            о во й
или эллип тическо й п о ляризац ией. В кристаллах ж е в о бщ ем случае, в о тличие
о тизо тро п но й среды , во лн с круг о во й или эллип тическо й п о ляризац ией не су-
щ ествует.