补充资料：介电吸收与色散

介电吸收与色散
dielectric absorption and dispersion

　　介电吸收与色散dieleetriC absorption and dis-persion描述电介质在交变电场作用下，介电常数随频率而变化的现象。在复介电常数砂=了一j扩中，伴随着出现损耗因子了，而产生能量的吸收，所以了可理解为吸收强度;介电常数g随频率而变化的现象称为介电色散。介电吸收与介电色散有着密切联系，而电介质的色散频率又与极化机制密切相关。一般，在发生色散的频率区间内都会出现损耗峰或吸收峰，扩随频率而变化的曲线称为吸收曲线。 通常介电色散分弛豫色散和谐振色散两种。在电学频率范围内，电子(或原子)的极化是瞬间完成的，这种由偶极子转向的迟缓极化而产生的色散属于弛豫色散。当频率增加到光频范围，偶极子取向已不能与外电场保持同一周相，原子极化(红外区)和电子极化(可见光和紫外区)的迟缓极化是介电色散的主要原因，并伴随着介质能量的谐振吸收，所以光频段的色散属于谐振色散。通常所称的介电色散主要是指光频段的谐振色散，而弛豫色散则归纳在介电弛豫范畴中进行研究。 经典色散理论是在一级力学体系(即外加电场施加或撤除时，极化强度和电位移随时间按指数规律变化)下得出的。可设质量为m、电荷为‘、于交变电场(以角频率山振动)E二Eoe训作用下，在准弹性束缚的平衡位置上作强迫振动。对于原子半径为a，受原子核(带正电Ze)束缚的价电子而言，其恢复力劲度系数K 矛护小，匕二，二一L‘、~一‘*八刃万一几毛子一丁、未阻尼电子振动的固有频率必。一、/兀俪， 4刀石oaJ“‘一’一‘~一，奋“~”子~’J~一一“V一‘”一’此时极化强度也按同一频率振动，但具有位相功。电子在加速时产生辐射所引起的能量损耗可用阻尼系数a表征。振动时的阻尼作用使电子极化P落后于外电场E，从稳态极化强度可得出相应的复相对介电常数甘一l十菩子黔猛上式是经典的色散公式。式中伪为第s个振子的固有频率，从为第s个振子的数密度。从上式可以分解出复相_L‘一~*.__二‘一一子_~一一*，，，N七2耐河，r甩带狱斗俐头郁和服郁。右学石石之必6一万二二丁，男叨 Jl产‘心O百r=￡。+入触“’盯若一山2一不犷(盯容一扩e’’r乃几了2口田一茄.(。若一。念)2+4矿。2以及相位角tg一‘(了r/E，r)，这些量都是频率的函数。上两式描述了介质在谐振频率附近的色散和吸收特征(见图)。从图中可看出:在口<田，。时，出现己的最大值，其幅度接近于入触粉2娜呱介电常数的低频分量NeZ/m杨2与阻尼系数a无关。反常色依常匕散正.色 Ne2:。+—l 4沉J(。o’一d) Ne2。:;一‘竺几爪dZ“o刃。+- 爪。A‘r NeZ￡”一，扁如硫耳山 ll一一一一_一_l 夕汪.，，2汪口八(l一.二二、l/’2印0 T 0._户fl司卜.二二乙、I/2 ‘l脚U 甲0二入}水.。 ! 1 l l ld爪.0 阻尼谐振子的‘’(。)和￡‘’(田) 通常，相对介电常数实部gr随频率而上升的现象称为正常色散，匕随频率而下降的现象称为反常色散。吸收曲线劣的半宽度(半值点宽度)位于△田一士a处，而公的反常色散区则恰在弓的半宽度范围内。 上述模型同样适用于离子晶体M十、M一。在电场作用下，正、负离子发生相对位移而产生离子极化。但此时应以等效质量M*代替电子质量m，即 M*=M+M一/(M++M一)而固有频率、二了瓦丽万在1012一10‘“Hz范围，所以离子极化的谐振色散频率在红外区域。这是因为在交变电场作用下，正、负离子作同相位的相对运动，相应于晶格振动的光学波的长波极限。借助于红外光波与晶格长光学波的相互作用，使离子产生强迫振动，离子振动过程中的章擦阻力，导致红外波段中伪附近产生反常色散与谐振吸收。 (周太刚、
　　

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