华体会体育app官网:【龙讯module幼教室】“光”怪陆离:PWmat盘算光学性子(一)

发布时间:2022-05-09 02:35:01 来源:华体会体育app官方下载 作者:hth华体会手机app 分类:光学显示材料

  原题目:【龙讯module幼教室】“光”怪陆离:PWmat筹算光学性子(一)

  当光通过原料时,会与原料的原子(离子)和电子彼此用意,并形成反射和吸取。通过研讨原料的光学性子,能够直接取得相闭电子布局、缺陷(或杂质态)以及振动形式等多方面讯息。

  第一性道理筹算光学性子的进程便是筹算介电函数的进程,本文将从表征光学性子的7个要紧参数的物理意思开拔,先容它们与介电函数的闭连,然后给出最简易的密度泛函表面(DFT)加表场扰动的筹算步骤。最终咱们会先容PWmat筹算介电函数的module并着重争论二维原料的介电函数。

  原料的光学性子都与其介电函数 相闭,本文中的介电函数都是相对介电函数,即其相看待真空的介电函数 的巨细。光是一种电磁波,它正在介质中传达时,相当于给介质施加了表场扰动,介质则会对扰动形成反映。思虑最简易的情景,假设入射面正在xOy平面内,光的入射倾向为z倾向,电场分量的偏振倾向沿着x,即

  白话中的介电函数一般指的是 的实部,它代表相对电容率,即一个原料贮存静电能的相对才力的巨细,这个值越挨近1解释原料的绝缘性越好(越挨近真空)。

  正在量纲上,P 随时刻的导数代表一种电流密度j,这个电流也分为前后两一面,极化电流和传导电流。极化电流和电场相差一个相位π/2,电场正在一个周期内做功的均匀值为0,以是不消化电磁场的能量;传导电流则拥有欧姆定律的电流办法,其电导率为

  单元时刻内将花消能量 。以是,介电函数的虚部代表了介质花消表场能量的才力。

  咱们能够通过筹算取得原料的介电函数,操纵介电函数求得原料的复折射率,并最终取得原料的几个要紧的光学参数:

  实部即古板界说的折射率,虚部则代表介质内光的衰减(有时也称虚部为“消光系数”),由折射率的界说

  请当心,为了办法轻巧,此处咱们将常数ε0算作1处分,正在现实筹算中倘使必要就会把这个常数补回来。

  很彰着,它是一个0-1之间的无量纲数,常写成百分数的办法。因为光强I∝Ex2,正在光笔直入射界面的前提下(入射角和折射角均为0)

  谨慎视察能够觉察,这个进程中反射系数和入射倾向的正负没相闭连,即无论你是从真空到介质依然从介质到真空,反射系数都是相同的。值妥当心的是,正在思虑复折射率的情景下,反射波和入射波的振幅之比也是个复数

  存正在辐角θ 意味着反射光和入射光之间会存正在相位差,虽然这并不影响反射系数的巨细,辐角θ 满意

  不过正在黄昆先生的《固体物理学》中,反射系数(reflectance coefficient)的界说与咱们这里的反射率相像,都是反射光与入射光的强度之比。这个中大概存正在少许史籍来由,有待进一步考据。

  以是光正在介质中沿着传达倾向以e指数的办法衰减,其衰减的系数为4πωk/c(多乘了系数2是由于光强正比于电场振幅的平方)。从光强的角度,历程界面反射后残余的光正在通过固体的进程中大概被吸取,完全发扬为光强跟着入射深度z 衰减

  必要稀奇当心的是,与反射系数区别,吸取系数是一个现实的物理量,它有属于自身的量纲(一般为cm-1)。吸取系数,吸光度和吸取率互为区其它物理量!

  它与原料的反射率R,吸取系数β和原料正在入射倾向的厚度d(此处为z 倾向)都相闭

  有些时辰会与透射系数(transmission coefficient)混用,不过更多的时辰,透射系数的界说为透射波与入射波的振幅之比

  辉煌与通过介质后的光强It的比值的常用对数。听起来有点绕口,这里直接给一个表达式

  现实上,纵使反射率高达90%,后面一项的数值也只是-2,一般咱们也不会争论一个具有90%以上的反射率的物质的吸光度。以是,常用的吸光度表达式为

  当光穿过一个原料的进程中,光的强度分为了反射,吸取和透射3个一面,以是原料的吸取率α,反射率R 和透射率τ 满意以下闭连

  因为界面之间大概存正在多重反射,现实的吸取率的办法特地繁复。仅思虑第一次入射-出射进程,则

  物体皮相热辐射开释的能量与绝对黑体热辐射始放的能量的比值。它也是一个0-1之间的无量纲数,常写成百分数的办法。它与温度T 以及光的频率ω 相闭。正在特定温度T 下,总的发射率

  个中uBB为黑体(blackbody, BB)的辐射能量。这原来是个热辐射的观点,不过凭据Kirchhoff规定,看待特定频率的光,其吸取率和发射率相称,以是有

  看待平常情景,能够直接套用之前吸取率的筹算公式。或者遵循文件给出。