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1、电介介质的的谐振式极化振式极化u电介质在红外、可见、紫外频段()内的介电行为是与原子、分子体系中电子的谐振和晶格中离子的谐振密切相关的,u这些带电粒子都处在周期性的振动中,其固有振动频率约为 ,u因此,在光波的作用下将产生谐振。电介介质的的谐振式极化振式极化u如果体系是无阻尼的,那么,只有当激发的频率严格地和体系固有振动频率相同时,谐振才会发生。电介介质的的谐振式极化振式极化u如果存在阻尼,则在外场频率附近一个很窄的频率范围内,有一个稳态振动,其振幅是有限的,u在相反方向上振动着正、负电荷使体系极化,比较极化强度和电场强度的振幅和相位,就能求出复介电常数和复折射率的频率关系。u这就是谐振式极化
2、。电介介质的的谐振式极化振式极化u在外电场作用下,原子核与核外电子发生相对位移,其中最外层电子的振幅最大。u设电子的质量为m1,原子核质量为m2,u这样一个二体问题可以利用约化质量m把一个二体问题转化为单体问题来处理。电介介质的的谐振式极化振式极化u约化质量可表示为:由上式可见,约化质量m略小于电子质量m1,两者近似相等。电介介质的的谐振式极化振式极化u原子、分子或离子的电子谐振极化,可以用受阻尼振动模型来描述。u用一个约化质量m1,电量e,恢复力常数k的谐振子描述电子极化相应。在频率为的光电场 作用下,其运动方程为:u 其中ee为电场力,e为有效电场。电介介质的的谐振式极化振式极化电介介质的
3、的谐振式极化振式极化u如果谐振子运动有阻尼存在,且阻尼与振子的质量和运动速度成正比,则运动方程可表示为:u其中r和m(dx/dt)分别为阻尼系数和阻尼力。u阻尼力主要是电子在振动时因碰撞和辐射造成的。电介介质的的谐振式极化振式极化u对上面的微分方程求解可得:u极化强度可表示为:u谐振子的复极化率为:电介介质的的谐振式极化振式极化u如果有效场e为洛伦兹有效场则在稳态情况下,极化强度P按外场E的同一频率振动,但P与E之间存在一相位差,电介介质的的谐振式极化振式极化因此:则 由此复介电常为:其中 电介介质的的谐振式极化振式极化电介介质的的谐振式极化振式极化电介介质的的谐振式极化振式极化电介介质的的谐振式极化振式极化阻尼谐振子的n和k与频率的关系曲线电介质的谐振式极化电介质的谐振式极化机械模型 如图所示,质量为m的滑块在弹性系数为k的弹簧约束下在平面上做受迫振动。kmH cos(t)机械模型1、谐振过程(m0,k0)2、弛豫过程(m=0)3、漂移过程(m0,k=0)