Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 22 стр.

UptoLike

Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñëàáîå ïîãëîùåíèå ñèëüíî âëèÿåò
íà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ â îáëàñòè óãëîâ áîëüøå óãëà
ïîëíîãî âíóòðåííåãî ïîãëîùåíèÿ.
Ïðè èçìåíåíèè óãëà ïàäåíèÿ ìåíÿåòñÿ è ãëóáèíà ïðîíèê
-
íîâåíèÿ ñâåòà â âåùåñòâî. Ýôôåêòèâíûé êîýôôèöèåíò ïîãëî
-
ùåíèÿ îêàçûâàåòñÿ ðàâíûì
()
()
aq
ww
eqeeq
eff
== - +-+
22
1
2
2
2
2
1
2
c
b
c
sin sin
,
è ïðè íàêëîííîì ïàäåíèè ñâåòà íà ïîãëîùàþùåå ïîëóïðîñò
-
ðàíñòâî åãî èíòåíñèâíîñòü èçìåíÿåòñÿ âäîëü îñè
x
, ïåðïåíäè
-
êóëÿðíîé ïëîñêîñòè ïîâåðõíîñòè, êàê
()
()
exp -a q
eff
x
. Â ðåíò
-
ãåíîâñêîé îáëàñòè ñïåêòðà
e
1
1»
,
e
2
1<<
, ÷òî ïîçâîëÿåò óïðîñ
-
òèòü âûðàæåíèå äëÿ ýôôåêòèâíîãî êîýôôèöèåíòà ïîãëîùå
-
íèÿ:
()
aqa q
eff
= cos
.
Íà ïðèìåðå èññëåäîâàíèÿ îòðàæåíèÿ ñâåòà ìîæíî ïðîà-
íàëèçèðîâàòü òå ñëîæíîñòè, êîòîðûå âñòðå÷àþòñÿ íà ïóòè èññ-
ëåäîâàòåëåé è âíîñÿò êîððåêòèâû â èíòåðïðåòàöèþ ýêñïåðè-
ìåíòîâ. Ïåðå÷èñëèì íåêîòîðûå èç íèõ.
1. Êàê óæå ãîâîðèëîñü, â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëî-
ùåíèÿ êîýôôèöèåíò
a
ìîæåò äîñòèãàòü
10
5
10
6
ñì
-1
. Ýòî
îçíà÷àåò, ÷òî ïîãëîùåíèå ñâåòà ïðîèñõîäèò â ñëîå òîëùè-
íîé ïîðÿäêà 10–100 íì ïîðÿäêà ñîòíè ïîñòîÿííûõ ðå-
øåòêè. Ýòî ïðèâîäèò ê ðÿäó îãðàíè÷åíèé íà ïðèìåíåíèå
ïðîñòûõ ôîðìóë Ôðåíåëÿ. Âî-ïåðâûõ, ïîâåðõíîñòíûé
ñëîé íàèáîëåå «ãðÿçíûé», îí ñîäåðæèò ñóùåñòâåííî áîëü
-
øå äåôåêòîâ è ïðèìåñåé, ÷åì îñíîâíîé îáúåì êðèñòàëëà.
Îñîáåííî ñèëüíî ïîâåðõíîñòíûé ñëîé íàðóøàåòñÿ ïðè ìå
-
õàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèÿõ, íàïðèìåð, ïîëèðîâêå êðèñòàë
-
ëà. Êîíöåíòðàöèÿ ýòèõ ïðèìåñåé ìîæåò äîâîëüíî ñèëüíî
èçìåíÿòüñÿ ñî âðåìåíåì çà ñ÷åò äèôôóçèè âíóòðü êðèñòàë
-
ëà, âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ãàçîâîé ñðåäîé, îêðóæàþùåé êðèñ
-
òàëë. Ïîýòîìó êîýôôèöèåíòû
n
è
k
ìîãóò ñóùåñòâåííî èç
-
ìåíÿòüñÿ â ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè. Ê òàêèì æå ïîñëåä
-
ñòâèÿì ïðèâîäèò è èçìåíåíèå ñòðóêòóðû äàæå ÷èñòîãî
êðèñòàëëà íà ïîâåðõíîñòè. Âî-âòîðûõ, ïîãëîùåíèå â îáúå
-
ìå îòëè÷àåòñÿ îò ïîãëîùåíèÿ âáëèçè ïîâåðõíîñòè åùå è
òåì, ÷òî â ïîñëåäíåì ñëó÷àå ïðèíèìàþò ó÷àñòèå è ïîâåðõ
-
íîñòíûå ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ (òàê íàçûâàåìûå
21
Íåîáõîäèìî îòìåòèòü, ÷òî ñëàáîå ïîãëîùåíèå ñèëüíî âëèÿåò
íà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ â îáëàñòè óãëîâ áîëüøå óãëà
ïîëíîãî âíóòðåííåãî ïîãëîùåíèÿ.
    Ïðè èçìåíåíèè óãëà ïàäåíèÿ ìåíÿåòñÿ è ãëóáèíà ïðîíèê-
íîâåíèÿ ñâåòà â âåùåñòâî. Ýôôåêòèâíûé êîýôôèöèåíò ïîãëî-
ùåíèÿ îêàçûâàåòñÿ ðàâíûì
                  2w    2w
                             (e               )
                                                  2
    a eff (q) =      b=           1   - sin 2 q       + e22 - e1 + sin 2 q ,
                   c    c
è ïðè íàêëîííîì ïàäåíèè ñâåòà íà ïîãëîùàþùåå ïîëóïðîñò-
ðàíñòâî åãî èíòåíñèâíîñòü èçìåíÿåòñÿ âäîëü îñè x, ïåðïåíäè-
êóëÿðíîé ïëîñêîñòè ïîâåðõíîñòè, êàê exp( -a eff (q)x ). Â ðåíò-
ãåíîâñêîé îáëàñòè ñïåêòðà e1 » 1, e2 << 1, ÷òî ïîçâîëÿåò óïðîñ-
òèòü âûðàæåíèå äëÿ ýôôåêòèâíîãî êîýôôèöèåíòà ïîãëîùå-
íèÿ:
    a eff (q) = a cos q .
    Íà ïðèìåðå èññëåäîâàíèÿ îòðàæåíèÿ ñâåòà ìîæíî ïðîà-
íàëèçèðîâàòü òå ñëîæíîñòè, êîòîðûå âñòðå÷àþòñÿ íà ïóòè èññ-
ëåäîâàòåëåé è âíîñÿò êîððåêòèâû â èíòåðïðåòàöèþ ýêñïåðè-
ìåíòîâ. Ïåðå÷èñëèì íåêîòîðûå èç íèõ.
1. Êàê óæå ãîâîðèëîñü, â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëî-
   ùåíèÿ êîýôôèöèåíò a ìîæåò äîñòèãàòü 10 5 –10 6 ñì -1 . Ýòî
   îçíà÷àåò, ÷òî ïîãëîùåíèå ñâåòà ïðîèñõîäèò â ñëîå òîëùè-
   íîé ïîðÿäêà 10–100 íì — ïîðÿäêà ñîòíè ïîñòîÿííûõ ðå-
   øåòêè. Ýòî ïðèâîäèò ê ðÿäó îãðàíè÷åíèé íà ïðèìåíåíèå
   ïðîñòûõ ôîðìóë Ôðåíåëÿ. Âî-ïåðâûõ, ïîâåðõíîñòíûé
   ñëîé íàèáîëåå «ãðÿçíûé», îí ñîäåðæèò ñóùåñòâåííî áîëü-
   øå äåôåêòîâ è ïðèìåñåé, ÷åì îñíîâíîé îáúåì êðèñòàëëà.
   Îñîáåííî ñèëüíî ïîâåðõíîñòíûé ñëîé íàðóøàåòñÿ ïðè ìå-
   õàíè÷åñêèõ âîçäåéñòâèÿõ, íàïðèìåð, ïîëèðîâêå êðèñòàë-
   ëà. Êîíöåíòðàöèÿ ýòèõ ïðèìåñåé ìîæåò äîâîëüíî ñèëüíî
   èçìåíÿòüñÿ ñî âðåìåíåì çà ñ÷åò äèôôóçèè âíóòðü êðèñòàë-
   ëà, âçàèìîäåéñòâèÿ ñ ãàçîâîé ñðåäîé, îêðóæàþùåé êðèñ-
   òàëë. Ïîýòîìó êîýôôèöèåíòû n è k ìîãóò ñóùåñòâåííî èç-
   ìåíÿòüñÿ â ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè. Ê òàêèì æå ïîñëåä-
   ñòâèÿì ïðèâîäèò è èçìåíåíèå ñòðóêòóðû äàæå ÷èñòîãî
   êðèñòàëëà íà ïîâåðõíîñòè. Âî-âòîðûõ, ïîãëîùåíèå â îáúå-
   ìå îòëè÷àåòñÿ îò ïîãëîùåíèÿ âáëèçè ïîâåðõíîñòè åùå è
   òåì, ÷òî â ïîñëåäíåì ñëó÷àå ïðèíèìàþò ó÷àñòèå è ïîâåðõ-
   íîñòíûå ýëåêòðîííûå ñîñòîÿíèÿ (òàê íàçûâàåìûå
                                  21