к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Дисперсия пространственная

Дисперсия пространственная - зависимость компонент тензора диэлектрической проницаемости среды 1119933-219.jpg от волнового вектора. В обычной линейной электродинамике предполагается, что вектор электрич. индукции D в точке r среды связан линейной зависимостью с напряжённостью электрич. поля E в той же точке. Такая локальная связь между векторами D и Е приводит к тому, что тензор 1119933-220.jpg оказывается зависящим только от частоты 1119933-221.jpg плоской эл--магн. волны и не зависит от её волнового вектора 1119933-222.jpg (обычная кристаллооптика ).Существуют, однако, физ. явления (напр., естественная оптическая активность, оптическая анизотропия кубич. кристаллов), для объяснения к-рых необходимо принять также во внимание зависимость 1119933-223.jpg от k. Эта зависимость - следствие наиб. общего соотношения, к-рое имеет место в линейной электродинамике между векторами 1119933-224.jpg . Для однородной среды это соотношение может быть записано в виде

1119933-225.jpg

Разделение зависимости 1119933-226.jpg на зависимость от временной разности 1119933-227.jpg и от разности1119933-228.jpg возможно в предположении неизменности свойств среды во времени и пространственной однородности среды. Интегрирование по t' в (1) распространено только на интервал от 1119933-229.jpg до t в связи с требованием принципа причинности: индукция 1119933-230.jpg определяется значениями поля Е только в прошлом и настоящем, т. е. при 1119933-231.jpg. Если электрич. поле имеет вид плоской монохроматич. волны, т. е. 1119933-232.jpg1119933-233.jpg , то в силу (1) электрич. индукция также имеет вид плоской волны: 1119933-234.jpg1119933-235.jpg, причём

1119933-236.jpg

где

1119933-237.jpg

Зависимость тензора 1119933-238.jpg от 1119933-239.jpg соответствует временной дисперсии, а зависимость от k - Д. п. Из соотношений (1) и (3) видно, что Д. п. связана с тем, что величина вектора D в точке r определяется значением E не только в точке r, но также значениями 1119933-240.jpg в нек-рой окрестности точки r (нелокальная связь D и E). Иначе ядро интегр. оператора 1119933-241.jpg выражалось бы через дельта-функцию: 1119933-242.jpg , так что всякая зависимость 1119933-243.jpg от k в (3) при этом исчезла бы.

Нелокальность связи между D(rE(r)можно понять на основе качественного рассмотрения даже простейшей модели кристалла, согласно к-рой частицы, составляющие кристаллич. структуру (атомы, молекулы, ионы), совершают колебания около своих положений равновесия и взаимодействуют друг с другом. Электрич. поле световой волны смещает заряды из положений равновесия в данной точке r, что вызывает дополнит. смещение зарядов в соседних и более удалённых точках r'. Поэтому поляризация среды 1119933-244.jpg в точке r, а следовательно, и индукция 1119933-245.jpg оказываются зависящими не тоДько от значения напряжённости электрич. поля в точке r, но и от значений 1119933-246.jpg в некрой её окрестности. Размер этой окрестности, т. е. размер области R, в к-рой ядро интегр. соотношения 1119933-247.jpg значительно, определяется характерными длинами взаимодействия а и в разл. средах эти длины могут существенно различаться. Однако в диэлектрич. средах для оптич. диапазона длин волн 1119933-248.jpg всегда выполняется соотношение 1119933-249.jpg. В таких средах Д. п. оказывается слабой, для её анализа достаточно знать зависимость тензора 1119933-250.jpg от k лишь при малых k и использовать одно из разложений [1]:

1119933-251.jpg

или

1119933-252.jpg

Тензоры 1119933-253.jpg из (4) и (5) существенно упрощаются для кристаллов с высокой симметрией [2]. Для объяснения естеств. оптич. активности (напр., вращения плоскости поляризации)достаточно ограничиться в (4) или (5) линейной зависимостью от k (подробнее см. Гиротропия ).Для негиротропных кристаллов тензоры 1119933-254.jpg и при исследовании эффектов Д. п. необходимо в (4) и (5) принимать во внимание слагаемые, квадратичные по k. Один из эффектов Д. п. в негиротропных кристаллах - оптич. анизотропия кубич. кристаллов, наблюдавшаяся экспериментально [3]. В кубич. негиротропных кристаллах при неучёте Д. п.1119933-255.jpg , т. е. диэлектрич. проницаемость не тензор, а скаляр, и показатель преломления1119933-256.jpgне зависит от направления распространения света. Если принять во внимание Д. п., то тензор (4) уже не сводится к скаляру, так что даже в кубич. кристалле величина коэф. преломления оказывается зависящей от направления распространения света. При учёте Д. п. кубич. кристаллы обладают семью оптич. осями (три оси 4-го порядка и четыре - пространственные диагонали куба). Для света, распространяющегося, напр., вдоль диагонали грани куба, коэф. преломления оказываются различными для света, поляризованного перпендикулярно грани куба и в плоскости грани. Величина двойного лучепреломления, определяемая разностью коэф. преломления, оказывается в этом случае пропорциональной 1119933-257.jpg, где а- постоянная решётки (а1119933-258.jpg3*10-8 см); в оптич. диапазоне волн 1119933-259.jpg~10-6, что свидетельствует о малости двойного лучепреломления. Впервые это явление обнаружили только в 1971 в кристаллах кремния Si и арсенида галия GaAs (подробнее см. [2]).

Оптич. анизотропия кубич. кристаллов может проявляться также и в спектрах поглощения. В 1960 E. Ф. Гросс и А. А. Каплянский [3] это наблюдали впервые при изучении спектров поглощения кристалла закиси меди Cu2O в области квадрупольной линии поглощения. Д. п. приводит в кубич. кристаллах к зависимости комплексного коэф. преломления света (а следовательно, и мнимой его части, описывающей поглощение) от его поляризации и направления распространения. Возможность этого эффекта предсказана X. А. Лоренцем (H. A. Lorentz) в 1878. С Д. п. связана также возможность распространения в окрестности линий поглощения добавочных световых волн [2, 10].

Д. п. учитывалась также при изучении ряда др. вопросов, таких, как аномальный скин-эффект в металлах [41, динамика кристаллич. решёток [5], плазменные волны в изотропной и магнитоактивной плазме [6, 7], в теории черенковского и переходного излучений, в теории поверхностных эл--магн. волн [8, 9] и т. д. Кроме того, учёт Д. п. существен также при рассмотрении рассеяния света и поведения нек-рых оптич. колебаний кристаллов вблизи точек фазового перехода 2-го рода.

Литература по пространственной дисперсии

  1. Гинзбург В. Л., О нелинейном взаимодействии радиоволн, распространяющихся в плазме, "ЖЭТФ", 1958, т. 34, с. 1573;
  2. Агранович В. M., Гинзбург В. Л., Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов, 2 изд., M., 1979;
  3. Гросс E. Ф., Каплянский А. А., Оптическая анизотропия кубических кристаллов, вызванная явлением пространственной дисперсии, "ДАН СССР", 1960, т. 132, с. 98;
  4. Силин В. П., Фетисов E. П., О переходном излучении и коллективных колебаниях в металлических пленках, "ЩЭТФ", 1963, т. 45, о. 1572;
  5. Толпыго К. Б., Состояние теории поляризации идеальных ионных и валентных кристаллов, "УФН", 1961, т. 74, с. 269;
  6. Силин В. П., Рухадзе А. А., Электромагнитные свойства плазмы и плазмоподобных сред, M., 1961;
  7. Агранович В. M., Кристаллооптика поверхностных поляритонов и свойства поверхности, "УФН", 1975, т. 115, с. 199;
  8. Поверхностные поляритоны, под ред. В. M. Аграновича, Д. Л. Миллса, M., 1985;
  9. Пекар С. И., Кристаллооптика и добавочные световые волны, К., 1982.

В. M. Агранович

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 13.06.2019 - 05:11: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМА ГЛОБАЛЬНОЙ ГИБЕЛИ ПЧЁЛ И ДРУГИХ ОПЫЛИТЕЛЕЙ РАСТЕНИЙ - Карим_Хайдаров.
12.06.2019 - 09:05: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:05: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 18:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 13:18: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
11.06.2019 - 06:28: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> К 110 летию Тунгуской катастрофы - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 21:23: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:27: СОВЕСТЬ - Conscience -> Высший разум - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:24: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 19:14: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
10.06.2019 - 08:40: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution