材料的复折射率(The Complex Index of Refraction)详解
(2013-04-03 11:29:56)
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复折射率complexindexofrefrac光学材料折射率理论 |
分类: 物理 |
在描述电介质的极化过程中,我们使用介电常数er
er(w)
=
现在如果我们用复折射率(complex index of refraction)
n*=n'+i·n''
用n
代替n'
n*=n+ i·k
往下讨论之前,我们进行下列约定:
凡是普通折射率(相对于复数折射率)我们都称为折射率,其他都称为复折射率
我们已知了折射率(包括复折射率)和介电常数有下列关系:
n2 |
n*2 |
使用上述关系计算复折射率中的n,k:
(n |
|
e'
+ i · |
其中n
通过求解可以得到下述关系:
n2 |
|
1 2 |
æ |
æ |
e' |
ö |
½ |
|
ö |
k2 |
|
1 2 |
æ |
æ |
e' |
ö |
½ |
|
ö |
此外,为了得到n,k与电导率的关系,还要用到下面结论:
e''和电导率有关
e'' |
|
sDK
|
且
则有:
(n |
|
n2 |
|
sDK
|
对应系数相等,就得到:
n2 |
|
e'
|
nk |
|
sDK 2w |
最后解得:
n2 |
|
1 2 |
æ |
e' |
|
æ |
e' |
sDK2
4w2 |
ö |
½ |
ö |
k2 |
|
1 2 |
æ |
–e' |
|
æ |
e' |
sDK2
4w2 |
ö |
½ |
ö |
由此,我们就可以通过n
,k得到电导率sDK
几点注意事项:
1.
2.
对于普通光学介质,k必须是非常小的,否则n
就不在成立,且光学材料通常是绝缘介质,
即sDK
3.
k=0,此时归宿到原结论n
4.
附:介电常数与电导率的关系
介电常数的虚部与介质的电导率有关系,电导率越大损耗虚部也越大,
ε=ε‘-iσ/ω
ε‘为实介电系数
σ为介质电导率
ω为电磁波的角频率2pi*f
经典的描述为:介电常数是复数量,实部代表电容率,虚部代表损耗,虚部和电导有关,虚部越大,电导率越大,绝缘性能越差。但绝缘体不导电,是介电材料。
维基百科:http://en.wikipedia.org/wiki/Permittivity#Lossy_medium
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