Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 23 стр.

UptoLike

òàììîâñêèå ñîñòîÿíèÿ [24]; ñì. òàêæå [25]). Õîòÿ ïëîò
-
íîñòü òàììîâñêèõ ñîñòîÿíèé íåâåëèêà, îäíàêî èõ ýíåðãèÿ
ìîæåò ëåæàòü â îáëàñòè ïðîçðà÷íîñòè êðèñòàëëà. Íàêî
-
íåö, äëèíà ïðîáåãà ýëåêòðîííûõ âîçáóæäåíèé
l
ìîæåò
áûòü äîñòàòî÷íî áîëüøîé, ñðàâíèìîé ñ ãëóáèíîé ïðîíèê
-
íîâåíèÿ ñâåòà â êðèñòàëë. Òèïè÷íûì ïðèìåðîì ýòîãî ÿâëå
-
íèÿ ìîæåò ñëóæèòü àíîìàëüíûé ñêèí-ýôôåêò â ìåòàëëàõ,
êîãäà
l
ñòàíîâèòñÿ áîëüøå íîðìàëüíîé ãëóáèíû ñêèí-ñëîÿ,
è ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå «ïåðåíîñèòñÿ» ýëåêòðîíàìè
âãëóáü êðèñòàëëà. Ïðè ýòîì ìåíÿåòñÿ çàâèñèìîñòü êîýô
-
ôèöèåíòà îòðàæåíèÿ îò ÷àñòîòû ïàäàþùåãî ñâåòà.
2. Àíîìàëüíûé ñêèí-ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïðèìåðîâ
ïðîñòðàíñòâåííîé äèñïåðñèè ïîêàçàòåëåé
n
è
k
çàâèñè
-
ìîñòè
~
n
îò âîëíîâîãî âåêòîðà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû
k
.
Ïðè ó÷åòå ýòîé çàâèñèìîñòè óðàâíåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ
âîëíîâîãî âåêòîðà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû â îäíîðîäíîì
êðèñòàëëå (1.15) ìîæåò èìåòü óæå íå îäíî ðåøåíèå. Ïðè
ýòîì â êðèñòàëëå âîçìîæíî ðàñïðîñòðàíåíèå íåñêîëüêèõ
âîëí ñ îäíîé è òîé æå ÷àñòîòîé
w
, íî ðàçíûìè (âîîáùå ãî-
âîðÿ, êîìïëåêñíûìè) âåêòîðàìè
~
k
. Ïîìèìî àíîìàëüíîãî
ñêèí-ýôôåêòà, ê òàêîãî ðîäà çàâèñèìîñòÿì ìîãóò ïðèâî-
äèòü ýôôåêòû ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ôîòîíàìè
è ýëåìåíòàðíûìè âîçáóæäåíèÿìè â êðèñòàëëå (ïîëÿðèòî-
íû ðàçíûõ òèïîâ). Ñòðîãèé ïóòü èññëåäîâàíèÿ çàäà÷è îò-
ðàæåíèÿ ïðåäóñìàòðèâàåò ðåøåíèå ìèêðîñêîïè÷åñêèõ
óðàâíåíèé ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè íà
ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ âîçáóæäåíèé. Îäíàêî âîçìîæåí è
ôåíîìåíîëîãè÷åñêèé ó÷åò ïîÿâëåíèÿ äîáàâî÷íûõ âîëí â
êðèñòàëëå. Ïðè ñøèâêå ðåøåíèé âíå è âíóòðè êðèñòàëëà,
àíàëîãè÷íîé ñøèâêå ïðè ïîëó÷åíèè ôîðìóë Ôðåíåëÿ, èñ
-
ïîëüçóþò òàê íàçûâàåìûå äîïîëíèòåëüíûå ãðàíè÷íûå óñ
-
ëîâèÿ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäëîæåíî äîâîëüíî ìíîãî
ðàçëè÷íûõ ôîðìóëèðîâîê äîïîëíèòåëüíûõ ãðàíè÷íûõ óñ
-
ëîâèé, ïðèìåíÿåìûõ â êîíêðåòíûõ çàäà÷àõ (ñì., íàïðè
-
ìåð, [10]).
3. Ïðè èçìåðåíèÿõ â îáëàñòè ïðîçðà÷íîñòè íåîáõîäèìî ó÷è
-
òûâàòü êîíå÷íîñòü òîëùèíû êðèñòàëëà, ò. å. ïðèíèìàòü âî
âíèìàíèå îòðàæåíèå îò çàäíåé ãðàíè èëè îò ãðàíèöû ðàç
-
äåëà êðèñòàëë—ïîäëîæêà.  ñëó÷àå, êîãäà òîëùèíà êðèñ
-
òàëëà (èëè ïëåíêè, âûðàùåííîé íà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæ
-
êè) ïîðÿäêà äëèíû âîëíû, ïîìèìî îòðàæåíèÿ íåîáõîäèìî
ó÷èòûâàòü è èíòåðôåðåíöèþ îò çàäíåé ãðàíè.
22
   òàììîâñêèå ñîñòîÿíèÿ [24]; ñì. òàêæå [25]). Õîòÿ ïëîò-
   íîñòü òàììîâñêèõ ñîñòîÿíèé íåâåëèêà, îäíàêî èõ ýíåðãèÿ
   ìîæåò ëåæàòü â îáëàñòè ïðîçðà÷íîñòè êðèñòàëëà. Íàêî-
   íåö, äëèíà ïðîáåãà ýëåêòðîííûõ âîçáóæäåíèé l ìîæåò
   áûòü äîñòàòî÷íî áîëüøîé, ñðàâíèìîé ñ ãëóáèíîé ïðîíèê-
   íîâåíèÿ ñâåòà â êðèñòàëë. Òèïè÷íûì ïðèìåðîì ýòîãî ÿâëå-
   íèÿ ìîæåò ñëóæèòü àíîìàëüíûé ñêèí-ýôôåêò â ìåòàëëàõ,
   êîãäà l ñòàíîâèòñÿ áîëüøå íîðìàëüíîé ãëóáèíû ñêèí-ñëîÿ,
   è ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå «ïåðåíîñèòñÿ» ýëåêòðîíàìè
   âãëóáü êðèñòàëëà. Ïðè ýòîì ìåíÿåòñÿ çàâèñèìîñòü êîýô-
   ôèöèåíòà îòðàæåíèÿ îò ÷àñòîòû ïàäàþùåãî ñâåòà.
2. Àíîìàëüíûé ñêèí-ýôôåêò ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ïðèìåðîâ
   ïðîñòðàíñòâåííîé äèñïåðñèè ïîêàçàòåëåé n è k — çàâèñè-
   ìîñòè n~ îò âîëíîâîãî âåêòîðà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû k.
   Ïðè ó÷åòå ýòîé çàâèñèìîñòè óðàâíåíèå äëÿ îïðåäåëåíèÿ
   âîëíîâîãî âåêòîðà ýëåêòðîìàãíèòíîé âîëíû â îäíîðîäíîì
   êðèñòàëëå (1.15) ìîæåò èìåòü óæå íå îäíî ðåøåíèå. Ïðè
   ýòîì â êðèñòàëëå âîçìîæíî ðàñïðîñòðàíåíèå íåñêîëüêèõ
   âîëí ñ îäíîé è òîé æå ÷àñòîòîé w, íî ðàçíûìè (âîîáùå ãî-
                                     ~
   âîðÿ, êîìïëåêñíûìè) âåêòîðàìè k. Ïîìèìî àíîìàëüíîãî
   ñêèí-ýôôåêòà, ê òàêîãî ðîäà çàâèñèìîñòÿì ìîãóò ïðèâî-
   äèòü ýôôåêòû ñèëüíîãî âçàèìîäåéñòâèé ìåæäó ôîòîíàìè
   è ýëåìåíòàðíûìè âîçáóæäåíèÿìè â êðèñòàëëå (ïîëÿðèòî-
   íû ðàçíûõ òèïîâ). Ñòðîãèé ïóòü èññëåäîâàíèÿ çàäà÷è îò-
   ðàæåíèÿ ïðåäóñìàòðèâàåò ðåøåíèå ìèêðîñêîïè÷åñêèõ
   óðàâíåíèé ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ãðàíè÷íûìè óñëîâèÿìè íà
   ôóíêöèè ðàñïðåäåëåíèÿ âîçáóæäåíèé. Îäíàêî âîçìîæåí è
   ôåíîìåíîëîãè÷åñêèé ó÷åò ïîÿâëåíèÿ äîáàâî÷íûõ âîëí â
   êðèñòàëëå. Ïðè ñøèâêå ðåøåíèé âíå è âíóòðè êðèñòàëëà,
   àíàëîãè÷íîé ñøèâêå ïðè ïîëó÷åíèè ôîðìóë Ôðåíåëÿ, èñ-
   ïîëüçóþò òàê íàçûâàåìûå äîïîëíèòåëüíûå ãðàíè÷íûå óñ-
   ëîâèÿ. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ ïðåäëîæåíî äîâîëüíî ìíîãî
   ðàçëè÷íûõ ôîðìóëèðîâîê äîïîëíèòåëüíûõ ãðàíè÷íûõ óñ-
   ëîâèé, ïðèìåíÿåìûõ â êîíêðåòíûõ çàäà÷àõ (ñì., íàïðè-
   ìåð, [10]).
3. Ïðè èçìåðåíèÿõ â îáëàñòè ïðîçðà÷íîñòè íåîáõîäèìî ó÷è-
   òûâàòü êîíå÷íîñòü òîëùèíû êðèñòàëëà, ò. å. ïðèíèìàòü âî
   âíèìàíèå îòðàæåíèå îò çàäíåé ãðàíè èëè îò ãðàíèöû ðàç-
   äåëà êðèñòàëë—ïîäëîæêà.  ñëó÷àå, êîãäà òîëùèíà êðèñ-
   òàëëà (èëè ïëåíêè, âûðàùåííîé íà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæ-
   êè) ïîðÿäêà äëèíû âîëíû, ïîìèìî îòðàæåíèÿ íåîáõîäèìî
   ó÷èòûâàòü è èíòåðôåðåíöèþ îò çàäíåé ãðàíè.
                            22