Книги
чёрным по белому
Главное меню
Главная О нас Добавить материал Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги
Археология Архитектура Бизнес Биология Ветеринария Военная промышленность География Геология Гороскоп Дизайн Журналы Инженерия Информационные ресурсы Искусство История Компьютерная литература Криптология Кулинария Культура Лингвистика Математика Медицина Менеджмент Металлургия Минералогия Музыка Научная литература Нумизматика Образование Охота Педагогика Политика Промышленные производства Психология Путеводители Религия Рыбалка Садоводство Саморазвитие Семиотика Социология Спорт Столярное дело Строительство Техника Туризм Фантастика Физика Футурология Химия Художественная литература Экология Экономика Электроника Энергетика Этика Юриспруденция
Новые книги
Цуканов Б.И. "Время в психике человека" (Медицина)

Суворов С. "Танк Т-64. Первенец танков 2-го поколения " (Военная промышленность)

Нестеров В.А. "Основы проэктирования ракет класса воздух- воздух и авиационных катапульных установок для них" (Военная промышленность)

Фогль Б. "101 вопрос, который задала бы ваша кошка своему ветеринару если бы умела говорить" (Ветеринария)

Яблоков Н.П. "Криминалистика" (Юриспруденция)
Реклама

Супрамолекулярная химия Том 2 - Стид Дж.В.

Стид Дж.В., Этвуд Дж.Л. Супрамолекулярная химия Том 2 — М.: Академкнига, 2007. — 416 c.
ISBN 978-5-94628-307-6
Скачать (прямая ссылка): supromolekulyarnayahimiyat22007.djvu
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 136 >> Следующая


Marder S.R. Metal containing materials for nonlinear optics // Inorganic materials.

2nd ed. / Ed. D.W.Bruce, D.O’Hare. Chichester: Wiley, 1996. P. 121—169.

8.6.1 Основы нелинейной оптики

Когда электромагнитное излучение взаимодействует с материей, оно вызывает колебания электронной плотности в материале с той же частотой, что и частота падающего света. Поскольку в разрешенном во времени процессе взаимодействия света и материи участвует много фотонов, неудивительно, что колебание, вызванное одним фотоном, будет влиять на свойства этого материала, а это «увидит» следующий фотон. Присутствие осциллирующего заряда приводит к некоторому разделению зарядов и образованию осциллирующего индуцированного диполя с моментом ц, который является функцией частоты падающего света (ш) и пропорционален величине Eero электрического поля (рис. 8.21, а). Величина индуцированного диполя при данном E в основном определяется тем, насколько легко оно деформирует электронную плотность в данном атоме или молекуле. Легкость деформации электронной плотности — это ее поляризуемость. Поляризуемость —
8.6. Материалы для нелинейной оптики

747

(я)

(б)

(в)

О

і t

А

W

t

Рис. 8.21. Индуцированная поляризация как функция времени, (а) Линейная и (б) нелинейная поляризация, (в) Графическое представление поляризации в виде зависимости от величины приложенного поля

тензорная величина, так как она может быть различной в различных направлениях. Так, общая молекулярная поляризация (P) дается уравнением:

P= \і(ю) = CLiJ(Qi) Е( о). (8.2)

Здесь а^ш) — тензор линейной поляризуемости при частоте ш, который описывает линейную вариацию индуцированного диполя с электрическим полем. Осцилляция поляризации (осциллирующий диполь) является, по существу, движущимся зарядом, и, следовательно, должна вызывать излучение той же частоты, что и осцилляция. Это приводит к таким оптическим эффектам, как двойное лучепреломление и рефракция.

Уравнение (8.2) описывает полную картину, если только атомный или молекулярный потенциал является классическим гармоническим потенциалом. Тем не менее, когда на молекулу действуют очень интенсивные поля, например свет лазера, материал становится настолько поляризованным, что его поляризуемость может измениться и тогда индуцированная поляризация становится нелинейной функцией силы поля (рис. 8.21, в). Для примера рассмотрим полярную связь C=O в ацетоне. Электроотрицательность кислорода означает, что электронная плотность будет поляризоваться легче по направлению к кислороду, чем к углероду. Поэтому величина нелинейной поляризации будет зависеть от направления поля (рис. 8.21, б). Напомним, что это тензорная величина, поскольку падающий свет может распространяться в любом направлении (х, у или z) и индуцировать поляризационный отклик в направлениях х, у или z. Такой асимметрический поляризационный отклик можно разложить в ряд Фурье, содержащий компонент непосредственного взаимодействия (direct coupling, DC) ц0, а также компоненты основной частоты и частоты
748

8. Молекулярные устройства

второй гармоники. Обычно используют аппроксимацию разложением в ряд Тейлора. Строго говоря, этот ряд имеет бесконечное число членов и постепенно становится более точным по мере увеличения их числа. При высокой силе поля становятся важными второй и третий члены ряда.

ц = ц0 + (CLij)E + lZ2(Pijk)E-E + lZ6(Yjjk)EEE + - (8.3)

Основной компонент (аЕ) линеен по Eu отражает линейно-оптические свойства, обсуждавшиеся выше. Вторая (]/2ф)Е-Е), третья (1/6(у)Е-Е-Е) и последующие гармоники нелинейны по Eu отвечают за HJlO-эффекты. Величины P и у называют коэффициентами квадратичной и кубической гиперполяризуемости соответственно. Второй гармонический член описывает ГВГ, третий — эффекты утроения частоты и т.д. Существенно, что, так как только усредненная по времени асимметрично индуцированная поляризация приводит к НЛО-эффектам второго порядка, молекула или кристалл должны быть нецентросимметричными, иначе эти эффекты будут гасить друг друга. Тем не менее эффекты третьего порядка можно наблюдать как в центросимметричных, так и в нецентросимметричных структурах.

Итак, каким образом взаимодействие света с материей, вызывающее уже знакомые нам эффекты, сказывается на влиянии материи на свет (удвоение частоты и т.д.)? В случае линейного вклада осциллирующий заряд излучает свет с частотой колебаний, равной частоте падающего света. Для НЛО-вкладов осцилляция поляризации ангармонична и содержит вклад Е Е в случае второго члена.

Электрическое поле в данный момент времени зависит от частоты излучения и амплитуды волны /T0 следующим образом:

E- E0 cos(o)/). (8.4)

Уравнение (8.3) можно переписать так:

ц = JI0 + (Ciij)E0 COS(O)/) + V2(Piflt)jfiO cos2(w0 + V6(Yyfc)^o COS3(O)/) + - (8.5)

где COS2(O)/) = ]/2 + l/2cos(2wf) и, таким образом, осциллирующая поляризация второго порядка, индуцированная электромагнитным излучением, содержит компонент, осциллирующий с частотой 2(0, т.е. частота удваивается. Этот заряд, осциллирующий с двойной частотой, будет, следовательно, давать излучение двойной частоты в соответствии с величиной второго гармонического члена. По существу, два фотона одной частоты, объединяясь, дают один фотон удвоенной частоты. Аналогичным образом вклады с утроенной частотой описываются третьим гармоническим членом ряда и т.д.
Предыдущая << 1 .. 77 78 79 80 81 82 < 83 > 84 85 86 87 88 89 .. 136 >> Следующая