Поляритоны

В случае направлений ориентации X YY)Z и X ZX)Z, при которых фононы распространяются под углом 45° к осям л и г, рассеяние на чистых О-фононах и чистых 70-фононах носит смешанный характер, так что моды А и Ei становятся неразличимыми. Моды L0 типа Е можно зарегистрировать при наблюдении рассеяния назад , в то время как моды L0 типа А могут наблюдаться при рассеянии вперед . Важно, чтобы угол 0 не превышал 160°, в противном случае будет наблюдаться рассеяние на поляритонах. [c.456]

Колебательная спектроскопия кристаллов — один из интереснейших разделов современной физики. Уже в первой половине нашего столетия было осознано, что спектральный состав излучения, взаимодействующего с веществом кристалла, может нести ценную информацию о строении и физических свойствах последнего. Работы ученых-физиков в этой области увенчались рядом замечательных открытий. Среди них в первую очередь следует назвать открытие комбинационного рассеяния света в кварце, сделанное Л. И. Мандельштамом и Г. С. Ландсбергом, открытие Е. Ф. Гроссом и М. Ф. Буксом спектров комбинационного рассеяния малых частот в молекулярных кристаллах. Комбинационное рассеяние света на поляритонах подсказало путь к плавной перестройке частоты квантовых генераторов. Этим же методом удалось обнаружить мягкую моду в некоторых кристаллах вблизи фазового перехода. [c.5]

Использование лазеров в технике оптического эксперимента привело к бурному развитию исследований свойств элементарных возбуждений в кристаллах. При этом одним из основных методов исследования стал метод комбинационного рассеяния света (КРС), которому в связи с симметрией кристаллов как раз и посвящена монография Пуле и Матье. В течение последних лет явление КРС интенсивно изучалось не только на оптических фононах, которые этим методом исследовались и ранее, но и на поляритонах, плазмонах, плазмо-фононах и т. д. [I]. Существенно, что современный метод КРС позволяет получать достаточно точную и полную информацию и о таких процессах КРС, которые сопровождаются одновременным рождением или уничтожением нескольких (в простейшем случае двух) квазичастиц. В этих процессах должно в той или иной мере проявляться остаточное взаимодействие между квазичастицами, которое отнюдь не всегда можно считать слабым. В случае фононов в качестве такого остаточного взаимодействия выступает ангармонизм, который обычно не принимается во внимание при расчете частот и амплитуд нормальных колебаний кристаллической решетки. В этом приближении, которое использовалось и в монографии Пуле и Матье, возбужденным состояниям решетки отвечают наборы различных чисел фононов того или иного сорта. Напри.мер, энергия возбужденного состояния решетки с двумя фононами, отсчитываемая от энергии ее основного состояния, равна [c.408]

В кубических кристаллах при неучете пространственной дисперсии поляритоны строго поперечны, так что для них закон дисперсии, т. е. зависимость частоты от волнового вектора, может быть найден из соотношения [c.427]

Фиг. 8. Спектр элементарных возбуждений при ферми-резонансе на поляритоне.

В заключение отметим, что в вырожденных полупроводниках наряду с ферми-резонансом на фононах и поляритонах возможен также ферми-резонанс на плазмонах [36]. [c.431]

Фактически в данном случае мы имеем типичный пример резонанса двух колебательных подсистем. Справа от точки резонанса частота электромагнитных колебаний (ветвь 1) становится настолько большой, что ионы не раскачиваются полем вследствие их большой массы соответствующие колебания ионов (ветвь 2) являются чисто механическими. Наоборот, вблизи этой точки вследствие резонанса, механические колебания перемешиваются с электромагнитными. Квазичастицы кристалла, соответствующие участку дисперсионной кривой 5 вблизи точки резонанса, называются поляритонами. [c.399]

Для обоих случаев поляризации падающего и рассеянного света возбуждался обыкновенный поперечный поляритон, поляризованный вдоль оси у. На рис. 80, а сплошной линией изображена дисперсионная кривая, вычисленная с помощью соотношения [c.450]

В данной главе основное внимание уделено колебательным спектрам КР простых ионных и ионо-ковалентных кристаллов, обусловленным однофононными процессами. Однако такое ограничение произвольно далее станет очевидным, что отдельные обсужденные примеры, вероятно, представляют больший интерес с точки зрения физики, чем с точки зрения структурной химии. Ограничение только однофононными процессами оставляет за рамками обсуждения широкий круг интересных явлений в неорганических кристаллах, которые могут быть изучены методом спектроскопии КР, например электронное комбинационное рассеяние. Однако некоторым из этих явлений достаточно внимания уделено в других главах. Мы будем рассматривать только рассеяние на оптических модах. Бриллюэновское рассеяние, которое включает акустические фононы, обсуждено в гл. 6 первого тома данной монографии. Многофононному рассеянию вследствие его низкой интенсивности уделено мало внимания, хотя в отдельных случаях оно дает в спектр свой вклад, сравнимый по интенсивности с однофононными спектрами (спектрами первого порядка). Комбинационное рассеяние в металлах, на поляритонах и магнонах, а также гиперкомбинационное рассеяние описываются очень кратко, [c.409]

Положение уровней дано для участка фононной дисперсионной кривой вблизи центра зоны, но вне области поляритонов (т. е. й =10 см ). Относительные значения частот характерны для одноосного оптически отрицательного кристалла. [c.423]

Поперечные оптические фононы в полярных кристаллах сильно взаимодействуют с электромагнитными волнами,. когда их энергии и импульсы волновых векторов равны. Возникающие смешанные элементарные возбуждения принято называть поля ритонами . Они могут наблюдаться в комбинационном рассея НИИ при использовании геометрии рассеяния вперед [195—202] Наблюдаемая частота соответствующего поляритона увеличи вается с ростом угла 0 между направлением луча лазера и на правлением наблюдения рассеянного излучения, следовательно дисперсионное соотношение между v и волновым вектором поля ритона кр может быть установлено экспериментально. Из закона сохранения энергии следует, что [c.562]

Рис. 60, а показывает условия эксперимента по наблюдению поляритонов в LiNbOa. Поведение симметричной моды типа Аи которая наблюдается при 628 см для углов 0, больших 10°, видно из рис. 60, а и б во втором случае частота понижается до 492 СМ при 0 = 0°. Теоретическая дисперсионная кривая рассчитана с использованием известных значений комплексной диэлектрической проницаемости. Согласие с экспериментом при 0 = 5ч- 10° очень хорошее, однако при й>22 000 см- наблюдается несовпадение фаз электрического поля, генерируемого фононами, и механического колебания. При этих условиях распространение колебания в виде системы смешанных мод не имеет места, и дисперсионная кривая соответствует чисто механическому колебанию. [c.564]

Книга представляет собой монографию крупнейших французских специалистов, в которой систематически излагаются теория колебательных спектров кристаллов и ее экспериментальные приложения. В ней весьма полно освещается вопрос о взаимодействии фотонов с фононамн и проявлении такого взаимодействия в спектрах комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения. Рассматривается также явление комбинационного рассеяния света на поляритонах, которое сейчас используется для преобра зования излучений. [c.4]

Ангармонизм не только приводит к связыванию фононов, но и играет важную роль во всех случаях резонанса (когда частоты нормальных колебаний решетки сближаются [10]) или ферми-резонанса (когда частота какого-либо одного нормального колебания решетки оказывается близкой к частоте обертона или составного тона другого нормального колебания). В последнее время различного рода ферми-резонансы в кристаллах (на фононах, плазмонах, поляритонах) в связи с развитием лазерной спектроскопии все чаще привлекают внимание экспериментаторов. Поэтому ниже мы изложим также основные результаты теории ферми-резонанса в кристаллах. Здесь же отметим лишь, что ферми-резонанс на фононах наблюдал в кварце и AIPO4 Скотт [11], который, пользуясь методом КРС, обнаружил эффекты взаимодействия мод, усиливающиеся по мере того, как зависящая от температуры частота одного из нормальных оптических колебаний ( мягкая мода) проходит через зону двучастичных состояний, отвечающих акустическим фононам. [c.410]

Рассмотрим теперь эффекты, возникающие в случае, когда фигурирующая в формуле (18) частота С-фонона отвечает ди-польно-активным колебаниям (см. также [20, 26]). Такого рода С-фононы с малыми значениями й 2яД, где Л — длина волны света с частотой Ос, сильно взаимодействуют с поперечными фотонами, в результате чего в области больших длин волн вместо С-фононов и поперечных фотонов образуются новые элементарные возбуждения — поляритоны ), которые по своим [c.424]

Термин поляритон предложил Хопфилд [29]. Но в работе [29] поляри-тоиами были названы элементарные возбуждения (экситоны, фононы и т. д.), способные в дипольном приближении взаимодействовать с поперечными фотонами. Будучи убежден, что новые термины имеет смысл вводить лишь для обозначения новых объектов, автор дополнения, также занимавшийся в те годы квантовой теорией нормальных электромагнитных волн в экситоннон об- [c.424]

В области больших длин волн спектр электромагнитных колебаний (поляритонов) может быть изучен в рамках макроскопической электродинамики (см, работу [20], а также работу [c.426]

Фигурирующие в формуле (20) величины Рь и Р сл ), определяющие интенсивность поглощения света в области двухфононных переходов, как правило, значительно меньще величин Рс, соответствующих интенсивным дипольным колебаниям решетки. Но в случае ферми-резонанса с такого рода колебанием величины Рь и Р а ) возрастают [20], приводя также к заметному влиянию на спектр поляритонов. [c.427]

Эти волны не проявляются в спектрах ИК-поглощения, но при соответствующем подборе поляризаций падающего и рассеянного света могут наблюдаться в спектрах КРС. Чтобы найти закон дисперсии для поляритонов, необходимо, пользуясь формулой (20), из уравнения (21) найти величину ш как функцию к. К обсуждению вида этой функции мы перейдем ниже. Сначала же рассмотрим особенности е(ш), которые следуют из формулы (20). Отметим, прежде всего, что величина е((о) в зависимости от того, стремится ли частота ш к одной из резонансных частот Q (0) или Ог(0) справа или слева, принимает значения -f оо или —оо. Если же частота ш лежит внутри зоны дву частичных состояний, то, поскольку функция P (u") [c.427]

Выше совершенно не принималось во внимание затухание возбуждений. Ясно, однако, что возникновение тонких особенностей спектра поляритонов и, в частности, появление щели, возможны лишь в условиях, когда ширина линий КРС мала по сравнению с разностью — 0 . В противном случае для анализа спектров КРС необходимо обобщение теории КРС на поляритонах, например, в духе теории, развитой в работе [34]. [c.430]

В соответствии с особенностями дисперсионных кривых оптических ветвей полярных колебаний, частота рассеянного света изменяется в зависимости от величины и направления волнового вектора колебательного кванта, участвующего в процессе рассеяния. Возбуждая при комбинационном рассеянии те или иные точки в обратном пространстве, можно изучать вид этих дисперсионных кривых. Это осуществляется выбором соответствующей геометрии рассеяния. Как видно из рис. 72, модуль волнового вектора рассеянного света уменьщается при уменьшении угла г1) между направлениями падающего и рассеянного излучений. Если этот угол очень мал, то рассеяние называется продольным. При продольном комбинационном рассеянии возможно возбуждение не только чисто механических колебаний, но и смешанных колебательных квантов — поляритонов, частота которых сильно уменьшается с уменьшением волнового вектора. Экспериментально комбинационное рассеяние на поляритонах было обнаружено [435] в кубическом пьезоэлектрическом кристалле СаР. Трудность указанного эксперимента заключается в том, что расходимость пучков падающего и рассеянного излучении [c.449]

В действительности имеются два механизма экситонной люминесценции у дефектов кристаллов. Во-первых, дефекты приводят к образованию местных уровней возбуждения, которые лежат ниже, чем уровни свободного экситона. Перенос энергии к дефекту приводит к захватыванию ее и последующему испусканию, о чем уже говорилось. Во-вторых, имеется механизм, по которому свободные экситоны преобразуются в фотоны без сопутствующей этому процессу локализации электронной энергии возбуждения. Для того чтобы понять, как это происходит, надо четко представлять, что схема, в которой экситоны и фотоны рассматриваются как совершенно независимые разделенные категории, исключая момент поглощения или испускания, является только приближением. В. М. Агранович показал, что это представление появляется вследствие пренебрежения в гамильтониане запаздывающим взаимодействием электронов. Учет запаздывания , которое возникает из-за конечной скорости распространения взаимодействия (скорость света), приводит к смещению экситонов и фотонов и появлению того, что он называет поляритонами. Дефекты кристалла оказывают возмущающее действие на поляритоны, приводя, по-видимому, к усилению их фотоноподобного характера и тем самым к испусканию. Численные оценки относительной скорости этих двух процессов, выполненные для антрацена при 20° К, показывают, что более предпочтительной является вторая, нелокализованная модель, для которой скорость больше на порядок или даже выше. [c.117]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология