09_01_固体中的光吸收-杭州电子子科技大学.PDF

固体物理讲义_第九章 固体的光吸收与光发射 09_01 固体中的光吸收 光入射固体出射后，其强度或多或少地会减弱 —— 一部分光能量被固体吸收 对固体施加外界作用(如电磁场等激发)时，固体有时会产生发光现象，说明光和物质的作用涉及两个 过程：光吸收和光发射。 光吸收 —— 光在固体中，与固体中的电子、激子、声子及杂质和缺陷等相互作用产生光的吸收 光发射 —— 固体吸收光子的能量，其中一部分能量以可见光或近于可见光的形式发射出来 研究固体中的光吸收和光发射，可直接地获得有关固体中的电子状态，即电子的能带结构及其它各 种激发态的信息。 在研究光和物质的相互作用中，主要用到电动力学、固体发光、固体物理和半导体物理一些知识。 1 固体光学常数间的基本关系 1) 吸收系数 固体的光学性质由折射率n 和消光系数来描述。它们分别是复数折射率nc 的实部和虚部。 复数折射率：n n i c x 设平面电磁波沿x 方向传播，电场强度：E E0 exp[i( t )] v c v 为波在固体中的波速：v —— 带入电场强度表达式 n c n x E E i t i exp( )exp( )exp( ) 电场强度的复数表示： 0    c c x exp( ) —— 衰减因子 c 2 x * 光强：I E EE —— I (x ) I (0)e 2 4 吸收系数：  c  0 2 c I (0) E0 ( 自由空间中 2 2 )  0 2) 介电常数与电导率 、介电系数为和电导率为的各向同性介质中传播时，Maxwelll 方程组写 电磁波在磁导率系数为 为： 杭州电子科技大学 － 1 － 应用物理系 固体物理讲义_第九章 固体的光吸收与光发射    H    E  t     E   H E 