Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 26 стр.

UptoLike

ïîãëîùåíèÿ â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëîùåíèÿ, êàê
óæå óêàçûâàëîñü, òðåáóþò î÷åíü òîíêèõ ñëîåâ âåùåñòâà. Ïîý
-
òîìó áîëüøîå ÷èñëî êîñâåííûõ ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñ
-
êèõ êîíñòàíò ïðåäóñìàòðèâàåò èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòà îò
-
ðàæåíèÿ. Ïîñêîëüêó èç ýòèõ èçìåðåíèé íåîáõîäèìî ïîëó÷èòü
äâå íåçàâèñèìûå êîíñòàíòû
n
è
k
(èëè
e
1
è
e
2
), òî ïðèõîäèòñÿ
èçìåðÿòü äâà ðàçà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñâåòà ïðè ðàçíûõ
óñëîâèÿõ. Ìîæíî ïðèâåñòè íåñêîëüêî òàêèõ ñïîñîáîâ.
1. Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ ñâåòà
R
1
è
R
2
, ïàäà
-
þùåãî ïîä äâóìÿ óãëàìè ê ïîâåðõíîñòè,
q
1
è
q
2
.
2. Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòîâ
R
1
è
R
2
ñâåòà ñ ðàçëè÷íîé ïî
-
ëÿðèçàöèåé.
3. Èììåðñèîííûå ìåòîäû, ïðè êîòîðûõ ñðàâíèâàþòñÿ êîýô
-
ôèöèåíòû îòðàæåíèÿ îò êðèñòàëëà â âàêóóìå (íà âîçäóõå)
è â ïðîçðà÷íîé æèäêîé ñðåäå ñ èçâåñòíûì ïîêàçàòåëåì
ïðåëîìëåíèÿ. Ýòè ìåòîäû ïðèìåíèìû òîëüêî â òîé îáëàñ-
òè ýíåðãèé ïàäàþùèõ ôîòîíîâ, â êîòîðûõ ïðîçðà÷íû æèä-
êîñòè.
Ïåðå÷èñëåííûå ìåòîäû ïðèâîäÿò ê ñèñòåìå äâóõ óðàâíå-
íèé, âûðàæàþùèõ, íàïðèìåð,
R
1
è
R
2
÷åðåç êîíñòàíòû
n
è
k
.
 ïðèíöèïå ðåøèòü òàêèå ñèñòåìû âîçìîæíî . Îäíàêî ýòè ìå-
òîäû èìåþò ñëåäóþùåå ïðèíöèïèàëüíîå îãðàíè÷åíèå.  ðÿäå
îáëàñòåé èçìåíåíèÿ
n
è
k
ÿêîáèàí ïðåîáðàçîâàíèÿ
()()
¶¶kRR n
12
,,
î÷åíü ìàë, ò. å. ìàëûì èçìåíåíèÿì êîýôôè-
öèåíòîâ îòðàæåíèÿ
DR
1
,
DR
2
ñîîòâåòñòâóþò áîëüøèå èçìåíå-
íèÿ îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò
Dn
è
Dk
. Ïîñêîëüêó òî÷íîñòü èçìåðå-
íèÿ
R
îãðàíè÷åíà, íåçíà÷èòåüíûå îøèáêè ïðè îïðåäåëåíèè
êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ïðèâîäÿò ê íåäîïóñòèìûì îøèáêàì
ïðè âû÷èñëåíèè îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò. Ýòî ñèëüíî ñóæàåò îá
-
ëàñòü ïðèìåíèìîñòè ïðèâåäåííûõ âûøå ìåòîäîâ.
 ðÿäå ñëó÷àåâ ýôôåêòèâíî ïðèìåíÿþòñÿ ýëëèïñîìåòðè
-
÷åñêèå èçìåðåíèÿ. Ïðè ýòîì èññëåäóåòñÿ ïðåâðàùåíèå ëèíåé
-
íîé ïîëÿðèçàöèè ïàäàþùåãî ñâåòà â ýëëèïòè÷åñêóþ, ÷òî äàåò
âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü êîìïëåêñíûé êîýôôèöèåíò îòðàæå
-
íèÿ
~
r
^
èëè
~
||
r
. Ìåòîä îãðàíè÷åí íàëè÷èåì ñëîæíîñòåé ïîëó÷å
-
íèÿ ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà â íåêîòîðûõ îáëàñòÿõ ñïåêòðà.
1.3 Ñîîòíîøåíèÿ Êðàìåðñà—Êðîíèãà è ïðàâèëà ñóìì
Âñå ïåðå÷èñëåííûå âûøå ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñ
-
êèõ êîíñòàíò òðåáóþò èçìåðåíèÿ äâóõ âåëè÷èí íà îäíîé ÷àñ
-
òîòå ïàäàþùåãî ñâåòà. Ñóùåñòâóåò äîñòàòî÷íî íàäåæíûé ñïî
-
ñîá îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò ïî èçìåðåíèÿì
25
ïîãëîùåíèÿ â îáëàñòè ôóíäàìåíòàëüíîãî ïîãëîùåíèÿ, êàê
óæå óêàçûâàëîñü, òðåáóþò î÷åíü òîíêèõ ñëîåâ âåùåñòâà. Ïîý-
òîìó áîëüøîå ÷èñëî êîñâåííûõ ìåòîäîâ îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñ-
êèõ êîíñòàíò ïðåäóñìàòðèâàåò èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòà îò-
ðàæåíèÿ. Ïîñêîëüêó èç ýòèõ èçìåðåíèé íåîáõîäèìî ïîëó÷èòü
äâå íåçàâèñèìûå êîíñòàíòû n è k (èëè e1 è e2 ), òî ïðèõîäèòñÿ
èçìåðÿòü äâà ðàçà êîýôôèöèåíò îòðàæåíèÿ ñâåòà ïðè ðàçíûõ
óñëîâèÿõ. Ìîæíî ïðèâåñòè íåñêîëüêî òàêèõ ñïîñîáîâ.
1. Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ ñâåòà R1 è R2 , ïàäà-
   þùåãî ïîä äâóìÿ óãëàìè ê ïîâåðõíîñòè, q1 è q2 .
2. Èçìåðåíèå êîýôôèöèåíòîâ R1 è R2 ñâåòà ñ ðàçëè÷íîé ïî-
   ëÿðèçàöèåé.
3. Èììåðñèîííûå ìåòîäû, ïðè êîòîðûõ ñðàâíèâàþòñÿ êîýô-
   ôèöèåíòû îòðàæåíèÿ îò êðèñòàëëà â âàêóóìå (íà âîçäóõå)
   è â ïðîçðà÷íîé æèäêîé ñðåäå ñ èçâåñòíûì ïîêàçàòåëåì
   ïðåëîìëåíèÿ. Ýòè ìåòîäû ïðèìåíèìû òîëüêî â òîé îáëàñ-
   òè ýíåðãèé ïàäàþùèõ ôîòîíîâ, â êîòîðûõ ïðîçðà÷íû æèä-
   êîñòè.
     Ïåðå÷èñëåííûå ìåòîäû ïðèâîäÿò ê ñèñòåìå äâóõ óðàâíå-
íèé, âûðàæàþùèõ, íàïðèìåð, R1 è R2 ÷åðåç êîíñòàíòû n è k.
 ïðèíöèïå ðåøèòü òàêèå ñèñòåìû âîçìîæíî . Îäíàêî ýòè ìå-
òîäû èìåþò ñëåäóþùåå ïðèíöèïèàëüíîå îãðàíè÷åíèå.  ðÿäå
îáëàñòåé èçìåíåíèÿ n è k ÿêîáèàí ïðåîáðàçîâàíèÿ
¶(R1 , R2 ) ¶(n, k) î÷åíü ìàë, ò. å. ìàëûì èçìåíåíèÿì êîýôôè-
öèåíòîâ îòðàæåíèÿ DR1 , DR2 ñîîòâåòñòâóþò áîëüøèå èçìåíå-
íèÿ îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò Dn è Dk. Ïîñêîëüêó òî÷íîñòü èçìåðå-
íèÿ R îãðàíè÷åíà, íåçíà÷èòåüíûå îøèáêè ïðè îïðåäåëåíèè
êîýôôèöèåíòà îòðàæåíèÿ ïðèâîäÿò ê íåäîïóñòèìûì îøèáêàì
ïðè âû÷èñëåíèè îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò. Ýòî ñèëüíî ñóæàåò îá-
ëàñòü ïðèìåíèìîñòè ïðèâåäåííûõ âûøå ìåòîäîâ.
      ðÿäå ñëó÷àåâ ýôôåêòèâíî ïðèìåíÿþòñÿ ýëëèïñîìåòðè-
÷åñêèå èçìåðåíèÿ. Ïðè ýòîì èññëåäóåòñÿ ïðåâðàùåíèå ëèíåé-
íîé ïîëÿðèçàöèè ïàäàþùåãî ñâåòà â ýëëèïòè÷åñêóþ, ÷òî äàåò
âîçìîæíîñòü îïðåäåëèòü êîìïëåêñíûé êîýôôèöèåíò îòðàæå-
íèÿ r~^ èëè r~| | . Ìåòîä îãðàíè÷åí íàëè÷èåì ñëîæíîñòåé ïîëó÷å-
íèÿ ïîëÿðèçîâàííîãî ñâåòà â íåêîòîðûõ îáëàñòÿõ ñïåêòðà.

1.3    Ñîîòíîøåíèÿ Êðàìåðñà—Êðîíèãà è ïðàâèëà ñóìì
    Âñå ïåðå÷èñëåííûå âûøå ìåòîäû îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñ-
êèõ êîíñòàíò òðåáóþò èçìåðåíèÿ äâóõ âåëè÷èí íà îäíîé ÷àñ-
òîòå ïàäàþùåãî ñâåòà. Ñóùåñòâóåò äîñòàòî÷íî íàäåæíûé ñïî-
ñîá îïðåäåëåíèÿ îïòè÷åñêèõ êîíñòàíò ïî èçìåðåíèÿì
                              25