Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 11 стр.

UptoLike

Ìîæåò áûòü ïîëåçíûì ñîîòíîøåíèå ìåæäó ýëåêòðîí-âîëüòà
-
ìè è îáðàòíûìè ñàíòèìåòðàìè:
[]
180655
1
ln=
-
,.ñì ýÂ h
Ýòà åäèíèöà èçìåðåíèÿ ïðèìåíÿåòñÿ â îñíîâíîì â èíôðàêðàñ
-
íîé ñïåêòðîñêîïèè èëè ïðè èçó÷åíèè óçêèõ ñïåêòðàëüíûõ ëè
-
íèé, íàïðèìåð, â êîìáèíàöèîííîì ðàññåÿíèè. Çåëåíûé ñâåò
âî ââåäåííûõ âûøå äèíèöàõ èçìåðåíèÿ áóäåò õàðàêòåðèçî
-
âàòüñÿ ñëåäóþùèìè çíà÷åíèÿìè:
500 íì,
h
2,5 ýÂ,
1
20 000 ñì
-1
. Íà ðèñ. ïîêàçàíà øêàëà ýëåêòðîìàãíèòíûõ
âîëí, ïîñòðîåííàÿ â ýòèõ åäèíèöàõ. Ãðàíèöû ìåæäó ðàçëè÷
-
íûìè îáëàñòÿìè ñïåêòðà â áîëüøîé ñòåïåíè óñëîâíû (êðîìå
îáëàñòè âèäèìîãî ñâåòà, êîòîðàÿ ëåæèò îò 770 íì (1,6 ýÂ) äëÿ
êðàñíîãî öâåòà äî 390 íì (3.2 ýÂ) äëÿ ôèîëåòîâîãî öâåòà). Â
äàííîé êíèãå îñíîâíîå âíèìàíèå áóäåò óäåëÿòüñÿ âàêóóìíîé
óëüòðàôèîëåòîâîé (ÂÓÔ) îáëàñòè ñïåêòðà, òî åñòü èçëó÷å-
íèþ, êîòîðîå íå ïðîõîäèò ÷åðåç âîçäóõ. Èññëåäîâàíèÿ â ýòîé
îáëàñòè òðåáóþò äîñòàòî÷íî ñëîæíîãî âàêóóìíîãî îáîðóäîâà-
íèÿ. Îäíàêî ñïåêòðîñêîïè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ äèýëåêòðèêîâ
ñ øèðîêîé çàïðåùåííîé çîíîé äàþò áîëüøîé îáúåì èíôîðìà-
öèè èìåííî â ýòîé îáëàñòè.
Ïðîñòåéøèì ñëó÷àåì ÿâëÿåòñÿ èäåàëèçèðîâàííûé ñëó÷àé
âçàèìîäåéñòâèÿ ïëîñêîé âîëíû ñ îäíîðîäíîé áåñêîíå÷íîé
ñðåäîé. Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ñîçäàåòñÿ ïîëÿðèçàöèåé ñðå-
äû
()
Pr,t
, ïðîïîðöèîíàëüíîé ðàçíîñòè ýëåêòðè÷åñêîé èíäóê-
öèè
()
Dr,t
è
()
Er,t
. Èñïîëüçóÿ ïëîñêèå âîëíû, ýòî ñîîòíîøå
-
íèå ìîæíî çàïèñàòü êàê
() () () ()()
~~ ~
~
~
D ,k E ,k P ,k ,k E ,kwwpweww=+ =4
(1.3)
Ýòà ôîðìóëà îïðåäåëÿåò äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàå
-
ìîñòü ñðåäû
()
~
,ewk
, êîòîðàÿ â îáùåì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ êîìï
-
ëåêñíûì òåíçîðîì, íî äëÿ èçîòðîïíîé ñðåäû îí ñâîäèòñÿ ê
ñêàëÿðíîé êîìïëåêñíîé ôóíêöèè. Äëÿ ïðîñòîòû ìû çäåñü áó
-
äåì ïðåäïîëàãàòü îäíîðîäíîñòü è èçîòðîïíîñòü ñðåäû; ñëó÷àé
êðèñòàëëîâ, äëÿ êîòîðûõ íå ïðèìåíèìî íè îäíî èç ýòèõ ïðåä
-
ïîëîæåíèé, áóäåò îïèñàí íèæå. Òàêæå ìû íå áóäåì ðàññìàò
-
ðèâàòü ìàãíèòîîïòè÷åñêèå ýôôåêòû.  ñâÿçè ñ ýòèì ìû îãðà
-
íè÷èìñÿ íåìàãíèòíûìè ñðåäàìè, äëÿ êîòîðûõ ìàãíèòíàÿ ïðî
-
íèöàåìîñòü
~
m
ðàâíà åäèíèöå.
Ðàññìîòðèì äåéñòâèå íåêîòîðîãî âíåøíåãî òîêà
()
jr
0
, t
íà
10
Ìîæåò áûòü ïîëåçíûì ñîîòíîøåíèå ìåæäó ýëåêòðîí-âîëüòà-
ìè è îáðàòíûìè ñàíòèìåòðàìè:

               [         ]
    1 l = 8065,5 ñì -1 ýÂ hn .

Ýòà åäèíèöà èçìåðåíèÿ ïðèìåíÿåòñÿ â îñíîâíîì â èíôðàêðàñ-
íîé ñïåêòðîñêîïèè èëè ïðè èçó÷åíèè óçêèõ ñïåêòðàëüíûõ ëè-
íèé, íàïðèìåð, â êîìáèíàöèîííîì ðàññåÿíèè. Çåëåíûé ñâåò
âî ââåäåííûõ âûøå äèíèöàõ èçìåðåíèÿ áóäåò õàðàêòåðèçî-
âàòüñÿ ñëåäóþùèìè çíà÷åíèÿìè: l » 500 íì, hn » 2,5 ýÂ, 1 l »
20 000 ñì -1 . Íà ðèñ. 1à ïîêàçàíà øêàëà ýëåêòðîìàãíèòíûõ
âîëí, ïîñòðîåííàÿ â ýòèõ åäèíèöàõ. Ãðàíèöû ìåæäó ðàçëè÷-
íûìè îáëàñòÿìè ñïåêòðà â áîëüøîé ñòåïåíè óñëîâíû (êðîìå
îáëàñòè âèäèìîãî ñâåòà, êîòîðàÿ ëåæèò îò 770 íì (1,6 ýÂ) äëÿ
êðàñíîãî öâåòà äî 390 íì (3.2 ýÂ) äëÿ ôèîëåòîâîãî öâåòà). Â
äàííîé êíèãå îñíîâíîå âíèìàíèå áóäåò óäåëÿòüñÿ âàêóóìíîé
óëüòðàôèîëåòîâîé (ÂÓÔ) îáëàñòè ñïåêòðà, òî åñòü èçëó÷å-
íèþ, êîòîðîå íå ïðîõîäèò ÷åðåç âîçäóõ. Èññëåäîâàíèÿ â ýòîé
îáëàñòè òðåáóþò äîñòàòî÷íî ñëîæíîãî âàêóóìíîãî îáîðóäîâà-
íèÿ. Îäíàêî ñïåêòðîñêîïè÷åñêèå èññëåäîâàíèÿ äèýëåêòðèêîâ
ñ øèðîêîé çàïðåùåííîé çîíîé äàþò áîëüøîé îáúåì èíôîðìà-
öèè èìåííî â ýòîé îáëàñòè.
    Ïðîñòåéøèì ñëó÷àåì ÿâëÿåòñÿ èäåàëèçèðîâàííûé ñëó÷àé
âçàèìîäåéñòâèÿ ïëîñêîé âîëíû ñ îäíîðîäíîé áåñêîíå÷íîé
ñðåäîé. Ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå ñîçäàåòñÿ ïîëÿðèçàöèåé ñðå-
äû P(r,t), ïðîïîðöèîíàëüíîé ðàçíîñòè ýëåêòðè÷åñêîé èíäóê-
öèè D(r,t) è E(r,t). Èñïîëüçóÿ ïëîñêèå âîëíû, ýòî ñîîòíîøå-
íèå ìîæíî çàïèñàòü êàê
     ~ w,k = E
    D ( ) ~(w,k) + 4pP~(w,k) = ~e(w,k) E~(w,k)         (1.3)

    Ýòà ôîðìóëà îïðåäåëÿåò äèýëåêòðè÷åñêóþ ïðîíèöàå-
ìîñòü ñðåäû ~e(w,k), êîòîðàÿ â îáùåì ñëó÷àå ÿâëÿåòñÿ êîìï-
ëåêñíûì òåíçîðîì, íî äëÿ èçîòðîïíîé ñðåäû îí ñâîäèòñÿ ê
ñêàëÿðíîé êîìïëåêñíîé ôóíêöèè. Äëÿ ïðîñòîòû ìû çäåñü áó-
äåì ïðåäïîëàãàòü îäíîðîäíîñòü è èçîòðîïíîñòü ñðåäû; ñëó÷àé
êðèñòàëëîâ, äëÿ êîòîðûõ íå ïðèìåíèìî íè îäíî èç ýòèõ ïðåä-
ïîëîæåíèé, áóäåò îïèñàí íèæå. Òàêæå ìû íå áóäåì ðàññìàò-
ðèâàòü ìàãíèòîîïòè÷åñêèå ýôôåêòû.  ñâÿçè ñ ýòèì ìû îãðà-
íè÷èìñÿ íåìàãíèòíûìè ñðåäàìè, äëÿ êîòîðûõ ìàãíèòíàÿ ïðî-
íèöàåìîñòü m~ ðàâíà åäèíèöå.
    Ðàññìîòðèì äåéñòâèå íåêîòîðîãî âíåøíåãî òîêà j 0 (r, t) íà
                                 10