Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Годжаев Н.М. -> "Оптика " -> 25

Оптика - Годжаев Н.М.

Годжаев Н.М. Оптика — М.: Высшая школа, 1977. — 432 c.
Скачать (прямая ссылка): optika1977.djvu
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 185 >> Следующая

отраженной (а также преломленной) волны определяется оптическими
параметрами металла п и х, то очевидно, что характер поляризации
отраженной (а также преломленной) волны будет определяться именно этими
параметрами. Следовательно, изучая состояния поляризации света при его
отражении или преломлении на границе раздела, можно высокочувствительным
поляризационно-оптическим методом исследовать поверхность металлов, в
частности границ раздела различных сред (твердых, жидких, газообразных).
Этот метод исследования поверхностей и границ раздела различных сред,
нашедший широкое применение за последнее десятилетие, называется
эллипсометрией.
Изучение состояния поляризации можно провести как в отраженном, так и в
проходящем свете. В случае металлов преломленная волна практически
поглощается в очень тонком поверхностном слое. Поэтому в данном случае
целесообразно использовать измерения в отраженном свете. Наоборот, при
слабом отражении от диэлектриков основным методом исследования является
эллипсометрия в проходящем свете. В тех случаях, когда возможны
соответствующие измерения в отраженном и проходящем свете, эллипсометрия
в отраженном свете удачно дополняет эллипсометрию в преломленном свете, и
наоборот. Следует отметить, что эллипсометрия позволяет не только
определять оптические константы чистых поверхностей материалов, она
позволяет также, исходя из непосредственно измеряемых параметров эллипса
поляризации, определить характеристики тонких поверхностных пленок,
возникающих вследствие адсорбции и т. д., например толщину (вплоть до
долей ангстрема) и показатель преломления (с точностью до Ю'5)
поверхностного слоя.
* Более подробно см.: Горшков М. М. Эллипсометрия. М., "Советское радио",
1974.
G4
Определение оптических параметров металлов. При отражении
от поверхности металла под углом, близким к нулю *, для коэффициента
отражения R получится выражение
R =- (3.38)
(п+1)2 + ("и)2 v '
На первый взгляд кажется, что простыми измерениями е и о для
металлов легко определить, исходя из системы (3.33), оптические
параметры п и х, а следовательно, и R. Фактически это не так
просто, как нам кажется. Дело в том, что электрические параметры металлов
зависят от частоты падающего света. Это приводит к трудностям
экспериментальной проверки теоретических результатов, которые заключаются
в том, что, во-первых, для металлов величину а можно измерить для
постоянного поля и в лучшем случае для полей не очень большой частоты;
во-вторых, непосредственное измерение величины к для металлов не
представляется возможным. Эги факты делают ненадежным вычисление пик в
видимой и ультрафиолетовой областях согласно формулам
и2 (1 - х2) = е и л2х = -^-.
v ' со
Несмотря на эти неудобства, оказывается, можно, предложить методы
экспериментального определения оптических параметров металла. Первый
метод был предложен Кундтом в 1888 г. Им были приготовлены тонкие
призмочки из металлов с малым преломляющим углом, которые позволили
провести прямое измерение вещественной и мнимой частей комплексного
показателя преломления.
Годом позже Друде предложил более совершенный метод определения
оптических параметров металла. Согласно методу Друде, для определения п
их достаточно измерить сдвиг фаз Дер = фи -• ср j_ между параллельными и
перпендикулярными компонентами отраженного поля и коэффициент отражения R
при некотором значении угла падения. Далее п и х можно связать с
параметрами среды е иав уравнениях Максвелла. Как показывают расчеты,
результаты подобного вычисления не дают удовлетворительного согласия с
экспериментально вычисленными значениями лихв видимой области.
Расхождение усиливается с увеличением частоты падающего света. Такое
расхождение между теорией и экспериментом можно объяснить влиянием
связанных электронов на л и х. Действительно, при развитии вышеупомянутой
теории мы исходили из представления о металле как о системе, состоящей из
полностью свободных электронов. При увеличении частоты света (для видимой
и ультрафиолетовой областей) в оптических явлениях участвуют также
связанные электроны, отсюда и вытекает расхождение теории с
экспериментом. В инфракрасной области, где оптические свойства металлов в
основном обусловлены наличием свободных электронов, согласие можно
считать удовлетворительным. Вообще мы не вправе
* В случае, когда плоская световая волна падает строго нормально к
поверхности металла, эллиптическая поляризация отраженной волны не имеет
3 Годжаев Н М.
65
требовать хорошего согласия вышеупомянутой классической теории с
экспериментом, так как, по современным представлениям, электроны в
металле подчиняются квантовым закономерностям и следует определять п и х,
исходя из квантовой теории. Как показывают соответствующие расчеты
квантовой теории, выходящие за рамки данной книги, достигается довольно
хорошее согласие с экспериментальными данными.
В заключение отметим, что создание мощных источников света лазеров -
Предыдущая << 1 .. 19 20 21 22 23 24 < 25 > 26 27 28 29 30 31 .. 185 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed