医学课件离子晶体的长光学波实验方法局域振动.ppt
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1、第一个方程是决定离子相对振动的动力学方程,描写离子晶体中长光学波的基本方程,第二个方程表示除去正、负离子相对位移产生极化,还要考虑宏观电场存在时的附加极化,黄昆方程,长光学纵波的频率LO 总是大于长光学横波的频率TO,LST 关系,筐埋麻孽哑凰毅陪皇叉孽颖错卞乍漓碉窍谤砸殷奥喊绳负晌铸废只洼烷珠离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,三、长光学波振动的原子理论,从一般的原子理论角度建立唯象的方程,并推导出系数,换序灵辖桌硕仆擞辆妙酝譬嫂鼻窜渊铸健辫治诧伴痔悉剥匈雁造啼沽兔仿离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,四、离子晶体的光学性质
2、,正负离子间的相对振动产生一定的电偶极矩,从而可以和电磁波相互作用,引起在远红外光区域的强烈吸收,红外选择反射,邻回掂冕尽唯码幢弧揩薪狗惨痪炮吾赊悸反岳沫癸震谨圈变吱女荆馁勘剁离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,五、极化激元,前面假定了晶体中的电场只是库仑作用引起的,因而有 E0,即 E 为无旋的矢量场,把电磁方程和晶格的唯象方程结合以后,所研究的对象就成为晶格的长光学振动和电磁场相耦合的系统,严格的理论应该以麦克斯韦的电磁方程代替前面的静电方程,求解得到的振动模实际上代表了格波和光波的耦合振动模,供领麻专揣柔睬嫉访掏匹陶床桩私湛滋邱烙溜阐弱灭雏途溃锣烦框思巷
3、理离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,黄昆在1951年首先提出了这个概念,并且对这种耦合模的性质进行了系统的分析,后来证明不仅格波有这样的耦合模式,另外如等离子振荡、激子、自旋波等也有类似的现象,统称为极化激元polariton,祷讨兴限泽蕾另郴尝聊遇医寂迷爷倍旗纬笛祷蔫醋贺沃锨疯溃盏榔荷锥祥离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,同时写出描写光波的麦克斯韦方程组和晶格振动的唯象方程,设解的形式为,驯避濒底盈椰谢变撒嗡只延以捂轰己至桐怒孽痕庸鹅喇驹效昧性拘挝磁及离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,
4、代入得到,从后两式可得,代入第三式得到,沿堤批段框防恐晶帝夸苑羡懦亭郡象煎乐墅绕靠粟锻蛾滇鞠百黑幸绽腑绰离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,有两种情况,(1)纵波,这意味着,LST 关系,辰边鹅辣剥截瓢娄柄俞思毅秒苇奔犯缚膨料攘徊谩哼草豺还谷孰辆访焙典离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,所以,两式联立,求得,歇慷韶仍秸老序马瞳舶昨半叔连几弧辫矾豁巴烘脏氨滓夷萨庚迢池酋断供离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,将 代入得到,解得,浩楼私砒池愿卓挝腕壶擅膝被翅公艰妙累铁诱砚眼惩枣歇痘咕迈乔芭葛塔离子
5、晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,这里的解是考虑了格波与电磁波的耦合,格波产生晶体的极化,极化与电磁波相互作用,两种波(格波和电磁波)互相耦合出来新的耦合波模式,姿舰触搪囊逸右扎筏倪柳旬瑟佩富溪斩娟掩影腔质丛巧娟骡夯溅杀劲狞蹈离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,低频电磁波,晶体中的纵光学波,是纯的振动模式,函伟债坞走厨疟种纠噎栅挪狙苯障健帮诀嚏嗅矫灰褂救潦棒终倍戎星刺严离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,高频电磁波,横光学波,纯的格波模式,鲸这啸役挪现汀疹顿倚滤笔犀籍掌企碾动冗扰瞧倦瓮蜜赛貉橇摈
6、参遭豌虱离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,在中间区域,耦合很强,出现的是电磁波与格波的混合模式,TOLO,“禁止区”,在这区域中将不会有电磁波能在晶体中传播,洒产央刮滋鸳撤司舍狞单槐畏倡析审偷讹烙晤烷莫龙秧县拨封子审汾双台离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,LST 关系,描写离子晶体中长光学波的基本方程,长光学横波与电磁波耦合产生耦合模式极化激元,3-5 离子晶体的长光学波小 结,绚津柴荧葬姑懦晚阑急易摔纲冈桨弟笔号塞往所断论笔得溉嫌负骄赏闪捂离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,3-6 确定
7、晶格振动谱的实验方法,晶格振动频率与波数矢量之间的函数关系(q),称为格波的色散关系,也称为晶格振动谱,最重要的实验方法是中子的非弹性散射另外还有 X 射线散射、光的散射等,可以利用波与格波的相互作用,以实验的方法直接测定(q),瀑缉章甘拍明莱瀑崎例咒研更苯蓟悸非振见瞄惰尤步耶庭则躁橡雾饮减蹈离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,动量为 p、能量为 E=p/2Mn 的中子流入射到样品上,由于中子仅仅和原子核之间有强的相互作用,因此它可以毫无困难地穿过晶体,而以动量 p、能量 E=p/2Mn 射出,格波振动可以引起中子的非弹性散射,这种非弹性散射也可以看成是吸收或
8、发射声子的过程,能量守恒关系,准动量守恒关系,为倒格子矢量,(q)表示声子的能量,+()表示吸收(发射)声子,铂汀轰回惠谐讶脉歹坪旧疗泉诚骋鹿绍进起樱慰呛肿奥菌亚津虞死刊呻面离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,q 称为声子的准动量,动量守恒是空间均匀性(或称为完全的平移不变性)的结果。准动量守恒关系实际上是晶格周期性(或者称为晶格的平移不变性)的反映,在声子吸收和发射的过程中,存在类似于动量守恒的变换规律,但是多出 Gn 项,一般来说,声子的准动量并不代表真实的动量,只是它的作用类似于动量,吩瞥惭交坝膜寻沥虫诞甩澡豌狗洛葵佯橙办火日快抉幸恿掺事箔伸侣邯谢离子晶
9、体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,另一方面,由于晶格平移对称性与完全的平移对称性相比,对称性降低了,因而变换规则与动量守恒相比,条件变弱了,可以相差 Gn,一方面,由于晶格也具有一定的平移对称性(以 Bravais 格子为标志),因而存在与动量守恒相类似的变换规律;,翟庚并被录沫诗吏愉将市煌销洗诀蒲同熟暑麦缄聊痒卵空略毋容哄帆鬼找离子晶体的长光学波实验方法局域振动离子晶体的长光学波实验方法局域振动,固定入射中子流的动量 p(和能量 E),测量出不同散射方向上散射中子流的动量 p(即能量 E),根据能量和准动量守恒关系确定出格波的波矢 q 以及能量(q),中子源是反
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