خواص نوری مواد
گذردهی وابسته به فرکانس یک ماده، ضریب شکست، جذب و بازتاب آن را در سراسر طیف تعیین میکند.
Definition
خواص نوری یک ماده توسط گذردهی مختلط و وابسته به فرکانس آن کنترل میشود که بخشهای حقیقی و موهومی آن به ترتیب ضریب شکست و جذب را نشان میدهند؛ این خواص از پاسخ تشدیدی و حامل آزاد بارها ناشی میشوند و توسط علیت از طریق روابط کرامرز-کرونیگ محدود میشوند.
Scope
این موضوع پاسخ الکترومغناطیسی وابسته به فرکانس مواد را پوشش میدهد: تابع دیالکتریک مختلط و ضریب شکست، مدلهای نوسانگر لورنتس و درود برای پاشندگی، نوارهای جذب و پنجرههای شفافیت، روابط کرامرز-کرونیگ که جذب و پاشندگی را به هم پیوند میدهند، و رفتار نوری فلزات، دیالکتریکها و پلاسماها. این موضوع توضیح میدهد که چرا مواد فرکانسهای خاصی را بازتاب، عبور یا جذب میکنند.
Core questions
- چرا پاسخ یک ماده به میدانها وابسته به فرکانس است؟
- چگونه جذب و ضریب شکست به تابع دیالکتریک مرتبط میشوند؟
- چرا فلزات بازتابنده و دیالکتریکها در محدودههای مختلف شفاف هستند؟
Key concepts
- گذردهی مختلط
- تابع دیالکتریک
- ضریب شکست
- ضریب جذب
- مدل نوسانگر لورنتس
- مدل درود
- روابط کرامرز-کرونیگ
- فرکانس پلاسما
Key theories
- مدلهای پاشندگی لورنتس و درود
- مدلسازی بارهای مقید به عنوان نوسانگرهای وادار شده و میرا (لورنتس) و حاملهای آزاد به عنوان میرا شده برخوردی (درود) وابستگی فرکانسی گذردهی، ضریب شکست و جذب را بازتولید میکند.
- روابط کرامرز-کرونیگ
- علیت ایجاب میکند که بخشهای حقیقی و موهومی تابع دیالکتریک توسط روابط انتگرالی به هم مرتبط باشند، بنابراین پاشندگی و جذب مستقل نیستند و میتوان یکی را از دیگری به دست آورد.
Clinical relevance
این خواص طراحی پوششهای نوری، عدسیها، لیزرها و دستگاههای فوتونیک، بازتابندگی فلزات، حسگرهای پلاسمونیک، و طیفهای جذبی مورد استفاده برای شناسایی مواد و بافتها در طیفسنجی و تصویربرداری را تعیین میکنند.
History
نظریه الکترون لورنتس و مدل الکترون آزاد درود در حدود سال ۱۹۰۰ پاشندگی و پاسخ نوری دیالکتریکها و فلزات را توضیح دادند. روابط کرامرز-کرونیگ که در دهه ۱۹۲۰ فرموله شدند، پیوند علی بین جذب و ضریب شکست را که زیربنای تحلیل ثابتهای نوری است، برقرار کردند.
Key figures
- Hendrik Lorentz
- Paul Drude
- Hendrik Kramers
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- landau1984
Frequently asked questions
- چرا فلزات براق و بازتابنده هستند؟
- الکترونهای آزاد آنها به نور فرودی زیر فرکانس پلاسما به شدت پاسخ میدهند و یک گذردهی منفی بزرگ ایجاد میکنند که از انتشار موج در داخل جلوگیری کرده و بیشتر آن را بازتاب میدهد.
- روابط کرامرز-کرونیگ چه چیزی را به ما میگویند؟
- آنها نشان میدهند که جذب و ضریب شکست یک ماده توسط علیت به هم مرتبط هستند، بنابراین اندازهگیری جذب در تمام فرکانسها ضریب شکست را تعیین میکند و بالعکس.