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文档简介

离子晶体的长光学波

离子晶体中的长光学波与红外光波有强相互作用，使得离子晶体在红外区对光波有强的反射和吸收，所以红外光谱手段是固体实验方法中的重要方法。这一节主要介绍离子晶体中长光学波与电磁波的耦合现象。主要内容离子晶体中长光学波的横波与纵波；长光学波的宏观运动方程；长光学波振动的原子理论；离子晶体的光学性质；极化激元。1.长光学波的横波与纵波光学波描述原胞内各原子或离子的相对运动，对于离子晶体而言，即为正负离子的相对运动；长波近似情况下，正负离子的相对运动保持它们的质心不动，即长光学波使得正负离子产生了相对位移，产生电偶极距，从而使得离子晶体在红外区对光波有强的相互作用。长光学波依据原子（离子）位移与格波传播方向的关系分为横波和纵波。纵光学模不能与电磁波发生耦合，只有横光学模才能与电磁波发生耦合。纵光学模(ωLO)特征：（1）离子位移‖格波传播方向（2）不能与电磁波发生耦合，因为电磁波亦为横波。格波传播方向+++------+++EdEd横光学模

(ωTO)特征：（1）离子位移⊥格波传播方向；（2）能与电磁波发生耦合；（3）ωTO<ωLO格波传播方向Ed=0Ed=0长光学波的宏观方程

——黄昆方程长声学波代表原胞质心的运动——以弹性理论为基础建立宏观运动方程长光学波原胞质心不动，正负离子相对振动——宏观运动方程即黄昆方程主要内容（1）黄昆方程ⅰ.黄昆方程及参数说明ⅱ.黄昆方程系数的关系及推导（2）LST关系(1)黄昆方程体系说明：每个原胞内只含一对离子，质量分别为M+和M-。黄昆方程：参数说明：ⅰ.黄昆方程及体系、参数说明黄昆方程物理意义第一式代表振动方程(1)等号右侧第一项是准弹性恢复力，系数b11相当于本征振动频率的平方负值，即-ω02；(2)等号右侧第二项表示电场E的附加恢复力。第二式代表极化方程(1)等号右侧第一项表示离子位移引起的极化；(2)等号右侧第二项是电场附加的极化。ⅱ.黄昆方程的四个系数重要结论：说明：ε(0)——静电介电常数ε(∞)——高频介电常数ε0——真空介电常数黄昆方程的四个系数推导静电场：（A）式黄昆方程的四个系数推导高频电场：(B)式(B)代入(A)，即可得到：（2）LST关系1、定义及定义式LST(Lyddano-Sachs-Teller)关系是指ε与ωTO三者之间的关系。定义式：2、关系式证明设黄昆方程的解具有形式，则位移可分为横波()和纵波()部分.（2）LST关系证明所讨论的电介质中没有自由电荷，故无散：仅限于考虑无旋电场：（2）LST关系证明取旋度(B)（2）LST关系证明取散度（2）LST关系证明(C)（2）LST关系证明即

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