Оптическая проводимость

Оптическая проводимость - это свойство материала, которое связывает плотность тока к электрическому полю для общих частот. В этом смысле эта функция линейного отклика является обобщением электропроводности, которая обычно рассматривается в статическом пределе, то есть для не зависящей от времени (или достаточно медленно меняющейся) электрическое поле. В то время как статическая электрическая проводимость исчезающе мала в изоляторах (например, Diamond или Porcelain ), оптическая проводимость всегда остается конечной в некоторых частотных интервалах (выше оптический зазор в случае изоляторов); общий оптический вес может быть выведен из правил сумм. Оптическая проводимость тесно связана с диэлектрической функцией, обобщением диэлектрической проницаемости на произвольные частоты.

Только в простейшем случае (крупнозернистый, длинноволновый предел, кубическая симметрия материала) эти свойства могут рассматриваться как (комплексные) скалярные функции только от частоты. Затем плотность электрического тока $J\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathbf\; \{J\}\}$(трехмерный вектор), скалярная оптическая проводимость $\sigma \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; sigma\}$и вектор электрического поля $E\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathbf\; \{E\}\}$связаны уравнением

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

, а диэлектрическая функция $\epsilon \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; varepsilon\}$связывает электрическое смещение с электрическим полем:

$D\; (\omega )\; =\; \epsilon \; (\omega )\; E\; (\omega )\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; mathbf\; \{D\}\; (\backslash \; omega)\; =\; \backslash \; varepsilon\; (\backslash \; omega)\; \backslash \; mathbf\; \{E\}\; (\backslash \; omega)\}$

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

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

где $\epsilon \; 0\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; varepsilon\; \_\; \{0\}\}$- диэлектрическая проницаемость и $i\; \{\backslash \; displaystyle\; i\}$обозначает Тест мнимая единица.

Оптическая проводимость чаще всего измеряется в оптических диапазонах частот с помощью отражательной способности полированных образцов при нормальном падении (в сочетании с анализом Крамерса – Кронига ) или с использованием переменных углов падения. Для образцов, которые могут быть приготовлены в виде тонких срезов, более высокая точность обычно достигается с помощью экспериментов по оптическому пропусканию. Чтобы получить более полную информацию об электронных свойствах интересующего материала, такие измерения необходимо комбинировать с другими методами, которые работают в остальных частотных диапазонах, например, в статическом пределе или на микроволновых частотах.

• Конспекты лекций «Оптические свойства твердых тел» по EY Tsymbal

.