Введение в спектроскопию диэлектриков. Часть I. Васильев А.Н - 39 стр.

UptoLike

§ 3 Ìèêðîñêîïè÷åñêîå îïèñàíèå
âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòà ñ âåùåñòâîì
3.1 Äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü
Âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ âåùåñòâîì îïèñûâàåòñÿ îáû÷íî â
ïîëóêëàññè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè. Ïîäðîáíîå îïèñàíèå ýòèõ
ïðîöåññîâ ìîæíî íàéòè â ðÿäå êíèã [42–45]. Çäåñü ìû ââåäåì
îñíîâíûå ïîíÿòèÿ, êàñàþùèåñÿ ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Â ïî
-
ëóêëàññè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè ãàìèëüòîíèàí ñèñòåìû «ýëåêò-
ðîìàãíèòíîå ïîëå ïëþñ òâåðäîå òåëî» ìîæåò áûòü ðàçáèò íà
ñóììó òðåõ ñëàãàåìûõ:
$$ $ $
int
HH H H=++
0R
, (3.1)
ãäå
$
H
0
ãàìèëüòîíèàí, îïèñûâàþùèé òâåðäîå òåëî áåç èçëó-
÷åíèÿ,
$
H
R
ãàìèëüòîíèàí ñâîáîäíîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî
ïîëÿ,
$
int
H
÷ëåí, îïèñûâàþùèé âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ âå-
ùåñòâîì. Ïîëóêëàññè÷åñêîå îïèñàíèå ïðåäóñìàòðèâàåò, âî-
ïåðâûõ, êâàçèêëàññè÷åñêîå îïèñàíèå ïîëÿ èçëó÷åíèÿ. Âî-âòî-
ðûõ, ÷ëåí
$
int
H
ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü êàê âîçìóùåíèå. Ïðè
òàêîì îïèñàíèè îïóñêàþòñÿ ýôôåêòû îáðàçîâàíèÿ ïîëÿðèòî
-
íîâ ðàçíîãî òèïà ñîñòîÿíèé, ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé ñìåñü
ýëåêòðîííûõ èëè ôîíîííûõ âîçáóæäåíèé ñ ôîòîíàìè. Âçàè
-
ìîäåéñòâèå ïîäîáíîãî òèïà íà ïðèìåðå ýêñèòîííîãî ïîëÿðè
-
òîíà áóäåò ðàçîáðàíî â ñëåäóþùåé ÷àñòè.
Ñîãëàñíî òåì æå ïîëóêëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì äëÿ
âû÷èñëåíèÿ
$
int
H
ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ýëåêòðî
-
ìàãíèòíîå ïîëå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê âíåøíÿÿ ñèñòåìà, ïîýòî
-
ìó ÷ëåí
$
H
R
â (3.1) îïóñêàåòñÿ. Ïðè ïîìåùåíèè òâåðäîãî òåëà
â ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â ãàìèëüòîíèàíå, îïèñûâàþùåì
òâåðäîå òåëî, ïðîèñõîäèò çàìåíà îïåðàòîðîâ èìïóëüñà âñåõ
÷àñòèö
$
p
i
íà îïåðàòîðû îáîáùåííîãî èìïóëüñà
38
§3     Ìèêðîñêîïè÷åñêîå îïèñàíèå
       âçàèìîäåéñòâèÿ ñâåòà ñ âåùåñòâîì



3.1    Äèýëåêòðè÷åñêàÿ ïðîíèöàåìîñòü
    Âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ âåùåñòâîì îïèñûâàåòñÿ îáû÷íî â
ïîëóêëàññè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè. Ïîäðîáíîå îïèñàíèå ýòèõ
ïðîöåññîâ ìîæíî íàéòè â ðÿäå êíèã [42–45]. Çäåñü ìû ââåäåì
îñíîâíûå ïîíÿòèÿ, êàñàþùèåñÿ ýòîãî âçàèìîäåéñòâèÿ. Â ïî-
ëóêëàññè÷åñêîì ïðèáëèæåíèè ãàìèëüòîíèàí ñèñòåìû «ýëåêò-
ðîìàãíèòíîå ïîëå ïëþñ òâåðäîå òåëî» ìîæåò áûòü ðàçáèò íà
ñóììó òðåõ ñëàãàåìûõ:
    H$ = H$ + H$ + H$
          0    R       ,
                     int                              (3.1)
ãäå H$ 0 — ãàìèëüòîíèàí, îïèñûâàþùèé òâåðäîå òåëî áåç èçëó-
÷åíèÿ, H$ R — ãàìèëüòîíèàí ñâîáîäíîãî ýëåêòðîìàãíèòíîãî
ïîëÿ, H$ int — ÷ëåí, îïèñûâàþùèé âçàèìîäåéñòâèå ñâåòà ñ âå-
ùåñòâîì. Ïîëóêëàññè÷åñêîå îïèñàíèå ïðåäóñìàòðèâàåò, âî-
ïåðâûõ, êâàçèêëàññè÷åñêîå îïèñàíèå ïîëÿ èçëó÷åíèÿ. Âî-âòî-
ðûõ, ÷ëåí H$ int ðàññìàòðèâàåòñÿ ëèøü êàê âîçìóùåíèå. Ïðè
òàêîì îïèñàíèè îïóñêàþòñÿ ýôôåêòû îáðàçîâàíèÿ ïîëÿðèòî-
íîâ ðàçíîãî òèïà — ñîñòîÿíèé, ïðåäñòàâëÿþùèõ ñîáîé ñìåñü
ýëåêòðîííûõ èëè ôîíîííûõ âîçáóæäåíèé ñ ôîòîíàìè. Âçàè-
ìîäåéñòâèå ïîäîáíîãî òèïà íà ïðèìåðå ýêñèòîííîãî ïîëÿðè-
òîíà áóäåò ðàçîáðàíî â ñëåäóþùåé ÷àñòè.
     Ñîãëàñíî òåì æå ïîëóêëàññè÷åñêèì ïðåäñòàâëåíèÿì äëÿ
âû÷èñëåíèÿ H$ int ïîñòóïàþò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ýëåêòðî-
ìàãíèòíîå ïîëå ðàññìàòðèâàåòñÿ êàê âíåøíÿÿ ñèñòåìà, ïîýòî-
ìó ÷ëåí H$ R â (3.1) îïóñêàåòñÿ. Ïðè ïîìåùåíèè òâåðäîãî òåëà
â ýëåêòðîìàãíèòíîå ïîëå â ãàìèëüòîíèàíå, îïèñûâàþùåì
òâåðäîå òåëî, ïðîèñõîäèò çàìåíà îïåðàòîðîâ èìïóëüñà âñåõ
÷àñòèö p$ i í à îïåðàòîðû î áîáùåí íîã î è ì ï óë ü ñ à


                            38