Оптическая проводимость

Оптическая проводимость — это свойство материала, которое определяет связь между плотностью индуцированного тока в материале и величиной индуцирующего электрического поля для произвольных частот . Эта линейная функция отклика является обобщением электропроводности , которую обычно рассматривают в статическом пределе, т. е. для не зависящих от времени или медленно меняющихся электрических полей.

В то время как статическая электропроводность в изоляторах (таких как алмаз или фарфор ) исчезающе мала, оптическая проводимость всегда остается конечной в некоторых интервалах частот (выше оптической щели в случае изоляторов). Общий оптический вес можно определить из правил сумм . Оптическая проводимость тесно связана с диэлектрической функцией — обобщением диэлектрической проницаемости на произвольные частоты.

Предел высокой частоты

В простейших случаях это свойство можно рассматривать только как комплексную скалярную функцию частоты. Эта формулировка применима в пределе длинных волн, крупнозернистой структуры и кубической симметрии материала. В этом приближении плотность электрического тока $\mathbf {J}$ (трехмерный вектор), скалярная оптическая проводимость $\sigma$ и вектор электрического поля $\mathbf {E}$ связаны уравнением:

$\mathbf {J} (\omega )=\sigma (\omega )\mathbf {E} (\omega )$

Для сравнения: диэлектрическая проницаемость $\varepsilon$ связывает электрическое смещение с электрическим полем:

$\mathbf {D} (\omega )=\varepsilon (\omega )\mathbf {E} (\omega )$

В единицах СИ это подразумевает следующую связь между двумя функциями линейного отклика:

$\varepsilon (\omega )=\varepsilon _{0}+{\frac {i\sigma (\omega )}{\omega }}$,

где $\varepsilon _{0}$ - диэлектрическая проницаемость вакуума и $i$ обозначает мнимую единицу .

Измерение

Оптическая проводимость чаще всего измеряется в диапазонах оптических частот посредством отражательной способности полированных образцов при нормальном падении (в сочетании с анализом Крамерса-Кронига ) или с использованием переменных углов падения. Для образцов, которые можно приготовить тонкими срезами, более высокую точность можно получить с помощью экспериментов по оптической передаче. Чтобы полностью определить электронные свойства интересующего материала, такие измерения комбинируются с другими методами, работающими в разных частотных диапазонах, например, в статическом пределе или на микроволновых частотах.

Внешние ссылки

• Конспект лекций Цымбала Е.Ю. «Оптические свойства твердых тел»