Optisk ledningsförmåga

Optisk konduktivitet är egenskapen hos ett material som ger förhållandet mellan den inducerade strömtätheten i materialet och storleken på det inducerande elektriska fältet för godtyckliga frekvenser . Denna linjära svarsfunktion är en generalisering av den elektriska ledningsförmågan , som vanligtvis betraktas i den statiska gränsen, dvs. för tidsoberoende eller långsamt varierande elektriska fält.

Medan den statiska elektriska ledningsförmågan är försvinnande liten i isolatorer (som diamant eller porslin ), förblir den optiska ledningsförmågan alltid ändlig i vissa frekvensintervall (över det optiska gapet i fallet med isolatorer). Den totala optiska vikten kan härledas från summaregler . Den optiska konduktiviteten är nära relaterad till den dielektriska funktionen , generaliseringen av dielektricitetskonstanten till godtyckliga frekvenser.

Högfrekvensgräns

I de enklaste fallen kan denna egenskap betraktas som en komplext värderad skalär funktion av endast frekvens. Denna formulering gäller i gränsen för långa våglängder, grovkornig struktur och kubisk materialsymmetri. I denna approximation, den elektriska strömtätheten $\mathbf {J}$ (en tredimensionell vektor), den skalära optiska konduktiviteten $\sigma$ och den elektriska fältvektorn $\mathbf {E }$ är länkade av ekvationen:

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

relaterar permittiviteten ${\displaystyle \varepsilon } den$ elektriska förskjutningen till det elektriska fältet:

$\mathbf {D} (\omega )=\varepsilon (\omega )\mathbf {E} (\omega )$

I SI- enheter innebär detta följande koppling mellan de två linjära svarsfunktionerna:

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

där $\varepsilon _{0}$ är vakuumpermittiviteten och $i$ anger den imaginära enheten .

Mått

Den optiska konduktiviteten mäts oftast i optiska frekvensområden via reflektiviteten hos polerade prover under normal infallsvinkel (i kombination med en Kramers–Kronig-analys ) eller med hjälp av variabla infallsvinklar. För prover som kan framställas i tunna skivor kan högre precision erhållas med hjälp av optiska transmissionsexperiment. För att helt bestämma de elektroniska egenskaperna hos materialet av intresse kombineras sådana mätningar med andra tekniker som fungerar i olika frekvensområden, t.ex. i den statiska gränsen eller vid mikrovågsfrekvenser .

externa länkar

• Föreläsningsanteckningar Optical Properties of Solids av EY Tsymbal