Раздел VII. Теоретический практикум по спектроскопии твердого тела

Исследование угловой, поляризационной и спектральной зависимостей коэффициента отражения света от поглощающих твердых тел

Лабораторная работа состоит в исследовании с помощью формул Френеля зависимости коэффициента отражения света различной поляризации от твердого тела при наличии поглощения. Работа разбивается на две части – изучение угловых и поляризационных зависимостей и изучение спектральных зависимостей.

Для заданных коэффициентов поглощения и преломления строится угловая зависимость коэффициента отражения для двух линейных поляризаций. Исследуется зависимость фазы комплексного коэффициента отражения от угла падения. Проводится оценка возможности измерения малых коэффициентов поглощения с помощью метода нарушенного полного внутреннего отражения.

При анализе спектральных зависимостей коэффициента отражения от энергии падающего фотона проводится моделирование зависимости асимметрии спектральной полосы отражения света от силы осциллятора для изолированной полосы поглощения. При наличии нескольких полос поглощения анализируется зависимость амплитуды и фазы коэффициента отражения света от энергии фотона.

Лабораторная работа реализована в виде набора рабочих листов пакета Mathcad. 

Получение оптических констант из коэффициента отражения при использовании соотношений Крамерса-Кронига

Целью лабораторной работы является исследование применения соотношений Крамерса-Кронига для диэлектрической проницаемости и коэффициента отражения. Реализация алгоритма применения соотношений Крамерса-Кронига осуществлена с помощью быстрого преобразования Фурье.

В первой части лабораторной работы для получения действительной части диэлектрической проницаемости из мнимой части используются модельные зависимости диэлектрической проницаемости от частоты (набор из нескольких осцилляторов с различными энергиями, силами осцилляторов и полуширинами).

Во второй части лабораторной работы анализируется приближенный характер соотношений Крамерса-Кронига для коэффициента и фазы отражения. Выполняющему работу необходимо подобрать добавочную фазовую функцию из равенства нулю фазы в области прозрачности и из четырех правил сумм. После этого осуществляется расчет оптических функций из экспериментальных данных по спектрам отражения широкозонных диэлектриков (LaF3, CaF2, MgO и др.), полученным с помощью синхротронного излучения.

Лабораторная работа реализована в виде набора рабочих листов пакета Mathcad. 

Исследование кинетики люминесценции кристаллофосфоров

Лабораторная работа посвящена изучению зависимости кинетики люминесценции кристалла от параметров центров свечения, тушения и ловушек.

На основании конкретного задания (тип, глубина и концентрация ловушек, тип возбуждения и т.д.) выполняющий работу должен проанализировать все возможные процессы перехода носителей заряда. После этого схема программируется с использованием интерфейса “Конструктор зонных схем” и выполняется программа решения системы нелинейных дифференциальных уравнений. Анализируются случаи разгорания, выхода на стационарный режим и затухания люминесценции. Проводится исследование кинетики люминесценции при изменении температуры. В режиме равномерного подъема температуры исследуется изменение интенсивности рекомбинационных процессов и моделируется эксперимент по термовысвечиванию.

Лабораторная работа реализована в виде Windows-приложения

Моделирование спектров возбуждения люминесценции кристаллов в области фундаментального поглощения

Исследуется формирование квантового выхода люминесценции кристаллов на основе предположения об экситонном или электронно-дырочном механизме рекомбинации электронно-дырочных пар с учетом размножения электронных возбуждений. В качестве основных параметров моделей используется схема энергетических зон в твердом теле, задаваемая в виде плотностей состояний. Проводится моделирование квантового выхода люминесценции как модельных кристаллов (в том числе с разрывом плотностей состояний в валентной зоне или в зоне проводимости, с разными ширинами валентной зон и т.д.), так и некоторых реальных кристаллов (например, PbWO4, CeF3, BaF2