22. Поглощение диэлектриков

У диэлектриков ширина запрещенной зоны находится в пределах от трех до пяти электронвольт

Коэффициент поглощения для диэлектриков невелик (примерно  ), однако у них наблюдается селективное поглощение света в определенных интервалах длин волн, когда α резко возрастает и наблюдаются сравнительно широкие полосы поглощения (примерно   м), т.е. диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения. Это связано с тем, что в диэлектриках нет свободных электронов и поглощение света обусловлено явлением резонанса при вынужденных колебаниях электронов в атомах и атомов в молекулах диэлектрика.

Жидкие и твердые диэлектрики имеют сплошной спектр поглощения, состоящие из сравнительно широких полос поглощения, в пределах которых коэффициент поглощения слабо меняется. За пределами этих полос диэлектрик оптически прозрачен, этим избирательным поглощением объясняется окраска в проходящем свете, наблюдаемая во многих минералах и это свойство используется в светофильтрах.

23. Поглощение полупроводников

С помощью спектров поглощения можно определить по краю оптического поглощения ширину запрещённой зоны полупроводника.

В полупроводниках можно наблюдать следующие типы поглощения света, которые играют наиболее важную роль в исследовании свойств твёрдого тела (его зонной структуры и плотности состояний) и квазичастиц:

• оптические переходы зона-зона;

• оптические переходы зона-примесь;

• оптические переходы между примесями;

• поглощение на свободных носителях (для металлов это тоже верно);

• экситонные линии поглощения;

• поглощение с привлечением фононов и других квазичастиц.

Спектр поглощения полупроводниковых материалов имеет резкую границу, так как свет с длиной волны меньше ширины запрещенной зоны не имеет достаточно энергии для перемещения электрона через запрещенную зону. 

24. Поглощение и отражение металлов

В ИК- и видимой области оптич. диапазона металлы отражают падающее излучение (металлич. блеск). Это объясняется преимущественным рассеянием света при его взаимодействии со свободными электронами, концентрация к-рых N достигает в металлах ~10²²- 10²³ см^-3. Электроны излучают в процессе рассеяния вторичные волны, к-рые при сложении формируют сильную отражённую волну. Поглощение квантов света непосредственно электронами проводимости возможно только при их одновременных (относительно редких) столкновениях с фононами, примесями, друг с другом, поверхностью металла, границами зёрен и кристаллитов. Столкновения и формирование из рассеянного света отражённой волны происходят в тонком приповерхностном слое (скин-слое толщиной  , в к-ром затухает проникающее в металл излучение.

Роль свободных электронов во взаимодействии эл--магн. излучения с металлами является определяющей в широком диапазоне частот (от радиодиапазона до ближнего ИК-диапазона).

В результате такого влияния оптич. и электрич. свойства металлов взаимосвязаны: чем больше статич. проводимость металла, тем сильнее он отражает свет. Отклонения возникают при низких темп-pax и на высоких частотах (видимая область спектра), когда важную роль играют квантовые эффекты, связанные с электронным рассеянием, межзонпыми переходами и др. В УФ- и более КВ-диапазонах с излучением взаимодействуют электроны внутр. оболочек атомов, и, напр., в рентг. области спектра металлы уже не отличаются от диэлектриков по оптич. свойствам.

Оптич. свойства металлов непосредственно связаны с величиной их проводимости s(w), зависящей от частоты  . В рамках классич.электродинамики оптич. свойства однородных изотропных металлов можно описать с помощью комплексного показателя преломления   где h - показатель преломления, к - показатель поглощения,   - диэлектрич. проницаемость.