1tom - 0606.htm
644
О
О.
ш
с:
и
§
650
(5) принимать во внимание слагаемые, квадратичные по k. Один из эффектов Д, п. в негнротропных кристаллах ≈ оптич. анизотропия кубич. кристаллов, наблюдавшаяся экспериментально [3]. Б кубич. иигиро-трошшх кристаллах при неуч╦те Д. п. е,*у(ю) = е (01)0,7, т. е. диэлектрич. проницаемость не тензор, а скаляр,
и показатель преломления п≈у£ не зависит от направления распространения света. Если принять во внимание Д. и,, то тензор (4) уже не сводится к скаляру, так что даже в кубич. кристалле величина коэф. преломления оказывается зависящей от направления распространения света^ При уч╦те Д. п. кубич. кристаллы обладают семью оптич. осями (три оси 4-го порядка и четыре ≈ пространственные диагонали куба). Для света, распространяющегося, напр., вдоль диагонали грани куба, коэф. преломления оказываются различными для света, поляризованного перпендикулярно грани куба и в плоскости грани. Величина двойного лучепреломления, определяемая разностью коэф. преломления, оказывается в этом случае пропорциональной (а/Я)3, где а ≈ постоянная реш╦тки (а~3*10~8 см); в оптич. диапазоне волн (я/Х)а~10~в, что свидетельствует о малости двойного лучепреломления. Впервые это явление обнаружили только в 1971 в кристаллах кремния Si и арсенида галия GaAs (подробнее см. [2|).
Оптич. анизотропия кубич. кристаллов может проявляться также и в спектрах поглощения. В 1960 Е, Ф. Гросс и А. А. Каплянский [3] это наблюдали впервые при изучении спектров поглощения кристалла закиси меди Gu20 в области квадрупольной линии поглощения. Д. п. приводит в кубич. кристаллах к зависимости комплексного коэф. преломления света (а следовательно, и мнимой его части, описывающей поглощение) от его поляризации и направления распространения. Возможность этого эффекта предсказана X. А. Лоренцем (Н. A. Lorentz) в 1878. С Д. п. связана также возможность распространения в окрестности линий поглощения добавочных световых волн [2, 101.
Д. п. учитывалась также при изучении ряда др. вопросов, таких, как аномальный скин-эффект в металлах [4], динамика кристаллич. реш╦ток [5], плазменные волны в изотропной и мапштоактивной плазме [в, 7], в теории черепковского и переходного излучений, в теории поверхностных эл.-магн. волн [8, 9] и т. д. Кроме того, уч╦т Д. п. существен также при рассмотрении рассеяния света и поведения нск-рых оптич. колебаний кристаллов вблизи точек фазового перехода 2-го рода.
Лит.: 1) Гинзбург В. Л., О нелинейном взаимодей-стяии радиоволн, распространяющихся в плазме, «ЖЭТФ», 1958, т. 34, с. 1573; 2) Агранович В. М., Гинзбург В. Л,, Кристаллооптика с учетам пространственной дисперсии и теория экситонов, 2 изд., М,, 1979; 3) Г р о с с Е. Ф,, Каплянский А. А., Оптическая анизотропия кубических кристаллов, вызванная явлением пространственной дисперсии, «ДАН СССР», I960, т. 132, с, 98; 4J С и л и н В. П., Фетисов Е, П., О переходном излучении и коллективных колебаниях в металлических пленках, «ЖЭТФ*. 1963, т. 45, с. 1572; 5) Т о л п ы г о К. Б., Состояние теории поляризации идеальных ионных и иалентных кристаллов, «УФЫ», 1961, т. 74, с. 269; 6) Г и н з б у р г В. Л., Распространение электромагнитных волн в плазме, 2 изд., М., 1967; 7) С п л и н В. П., Рухадзе А- А., Электромагнитные свойства плазмы и плазвдоподобных: сред, М., 1961; 8) Агранович В- М., Кристаллооптика поверхностных пол притонов и свойства поверхности, «УФНи, 1975, т. 115, с. 199; 9) Поверхностные по-ляритоны, под ред. В. М. Аграновича, Д. Л. Миллса, М., 1985; 10) П е к а р С, И., Кристаллооптика и добавочные световые волны, К,, 1982. В. М. Агранович.
ДИСПЕРСИЯ СВЕТА ≈ совокупность оптич. явлений, обусловленных зависимостью комплексной диэлектрич. проницаемости s (следовательно, н показателя преломления п} от частоты со световой волны п е╦ волнового вектора k. Первоначально термин «Д. с.» был введ╦н для описания разложения белого света в спектр при преломлении в призме, ныне употребляется в более широком смысле (см. Дисперсия воли].
Отклик среды на воздействие световой волны является инерционным и нелокальным, т, е. значение
статич. индукции 1> в данный момент времени t и в данной точке Г1} зависит от значений электрич. поля jff в предыдущие моменты времени (временна я» или частотная, Д. с.) и значений Е в окрестности этой точки (пространственная Д. с.). Математически это утверждение записывается в виде интегрального материального ур-ния (см. Максвелла уравнения), связывающего векторы D и .К:
Df
, r0-r). (1)
Представив реальный световой пучок в виде разложения по плоским гармопич. волнам с частотой со и волновым вектором k и перейдя к фурье-предстанлению в уравнении (1), получим простую связь между компонентами И и К;
Я,-е(7(<о, k}EJt (2)
где е,7 ≈ комплексный тензор диэлектрич. проницаемости. Магн. проницаемость прозрачных диэлектриков в оптич. диапазоне частот практически не отличается от единицы. Эффекты пространственной Д. с. в оптич. диапазоне проявляются слабо, т. к. длина световой волны "f,^3>a (характерного линейного размера, напр., постоянной кристаллич. реш╦тки), однако многие оптнч. явления объясняются сю (подробнее см. Дисперсия пространственная].
Далее здесь будет рассматриваться частотная Д. с,≈ более существенная, т, к. частоты оптич. ил л учения о)~4' 1015 Гц ft внутриатомных (молекулярных) процессов соизмеримы, и отклик среды часто носит резонансный характер.
Т- к. фазовая скорость света определяется дсйствит. частью показателя преломления, а п зависит от <ю, то под частотной Д. с. понимают также зависимость фазовой скорости от со. Простейшее проявление частотной Д. с. ≈ это разложение белого света в спектр с помощью призмы. Эксперим. исследование этого явления проведено И. Ньютоном (I. Newton, 1672) с помощью скрещ╦нных призм (рис. 1). Спектральные составляющие исходного пучка преломляются под разными углами в зависимости от ш и образуют цветную полосу. Во второй призме, расположенной перпендикулярно к
Рис. 1. Разложение в спектр с помощью скрещ╦нных ггризм.
первой, разя, участки спектра тоже отклоняются не одинаково. На экране наблюдается изогнутая цветная полоса, расположение и форма к-poli дают информацию о зависимости гс(<о) для обеих призм. Для большинства оптич. материалов в видимом диапазоне п раст╦т с
а _ б
Рис. 2. а≈нормальная и б≈ Кр аномальная (вблизи области поглощения) дисперсия.
частотой ≈ нормальная дисперсия показателя преломления. Вблизи полос поглощения вещества наблюдается уменьшение п с частотой ≈ аномальная дисперсия (рис. 2),
Явления Д. с. получили теоретич. объяснение в клас-сич. теории дисперсии X. А. Лоренца (Н. A, Lorcntz), согласно к-рой под действием элвктрич. поля световой
")
}
