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布里渊边界处的态

布里渊边界处的态

当时,k=nπ/a上面的微扰计算不适用如k=π/a和k’=-π/a是简并的即:在布里渊区边界的态,要考虑简并问题考虑两个态:当△→0时:

类似于两个波形成共价键的处理方法:可解出:结论:在布里渊边界,发生“能级的排斥”二、能带和能隙

能带和能隙自由电子能量(空盒子模型)受到周期性势的作用。k远离nπ/a处的态(λ=na)受到的影响较小;在nπ/a处的态影响很显著,E(k)断开形成突变。2.简约波矢(区)

第一能带称为简约区,相应的波矢为简约波矢

这些态形成一些(准)连续的能级—能带能带间的能量差——能隙。电子不能以能隙中的能量存在。

第m个带(不含简约区)的波矢三维周期场中电子运动的近自由电子近似

一维的讨论可以推广到二维、三维三维周期场中电子运动的近自由电子近似具体解答参照教材P44-46远场发散角(共焦腔基模光束)——光束方向性基模光斑大小变化规律双曲线函数

实例:He-Ne:

L=30cml=632.8nm~2.3毫弧度

CO2:L=100cml=10.6mm~5.2毫弧度基模光束有优良的方向性,高阶模的发散角随模阶次m,n而增大,光束方向性变差圆形镜对称共焦腔的自再现模缔合拉盖尔多项式

基模高阶模本征值本征函数圆形镜共焦腔,当菲涅耳数N

,镜面上自再现模为拉盖尔-高斯近似)高斯型,同方形镜共焦腔

模的振幅分布

单程相移

谐振频率TEM00TEM01TEM02TEM10TEM20TEM30

相位分布-与方形镜共焦腔相同,等相位面为镜面附加相位超前量高度简并

单程衍射损耗只有精确解才能正确描述共焦腔模的损耗特性。共焦腔小结:在N>>1时,共焦腔的自再现模可以由厄米-高斯或拉盖尔-高斯函数近似描述。共焦腔基模高斯光束的基本特征唯一地由共焦参数f或w0

决定,与反射镜尺寸无关。参数f

或w0

是表征共焦腔高斯光束的特征参数。只有精确解才能正确描述共焦腔模的损耗特性。每一横模的损耗由腔的菲涅耳数决定,不同横模的损耗各不相同。共焦腔的特点:衍射损耗低;模式高度简并;基模

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