Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
(22.4), в которых необходимо вычислить для данного случая величины ft. Для этого можно воспользоваться той же моделью кубической решетки, предполагая, однако, что ее поверхностные слои имеют отличную от толщи структуру.
В соответствии со сказанным следует предположить, что у поверхности как межмолекулярные расстояния, так и ориентации частиц - иные, нежели в объеме.
Пусть расстояния между слоями, параллельными поверхности dnz (п - номер слоя от поверхности, п=О, I, 2,...), отличаются от d для первых N слоев, а (анизотропные) молекулы в этих N слоях расположены определенным образом, именно так, что главные оси тензора поляризуемости параллельны координатным осям (главные значения Ро*, fW Ро*)- В последующих слоях (где n>N) уже dnz=d, а ориентации произвольны (средняя поляризуемость р).
Д. В. Сивухин получил формулы
_________I_____fP~Po* , hx ( 8я _ - , R
Ух У у 1 - (Л/2^3) э0л.\ р 2d" \ 3
1 /Р P()z Poz ( 8я
(23.1)
Уг = 1 + {А/d") р"2 1т^ " if 1нг ~ л + Б)}> (23-2)
где Л = 9,035 и В - 0,329.
Можно провести расчеты несколько иначе, приняв dnz~d\ т. е., что расстояние между слоями у поверхности не меняется, но в плоскости первого слоя расстояния между молекулами dxy?=d, и обозначив d^/d-a. Вместо
13 в. А. Кизель
194
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ [ГЛ. в
(23.1) и (23.2) тогда (пренебрегая В) получим [1]
V, = da~*(l _^L^5)"'{^!a+gr(l (23.3)
и
__2 Л I 8Я Ро; 'р1 fP - Рог 8я /, 1
yz~da 2(1+- (-р------з^з(1-^з
(23.4)
Таким образом, эллиптическая поляризация отраженного света [формулы (22.7) и (22.8)] связывается с параметрами, характеризующими структуру поверхности.
Применение изложенной теории к кристаллам наталкивается на ряд трудностей. Получение достаточно гладкой естественной поверхности с регулярной структурой затруднено наличием структуры роста, ступенчатостью, наличием дислокаций и других нарушений структуры. Практически любой способ полировки твердого тела существенно нарушает структуру поверхности на глубину до 100 мкм [2]. Единственный способ получения достаточно зеркальной поверхности с малодеформирован-ной структурой - так называемая электрополировка [3-5]; однако она применима только для металлов и (с некоторыми оговорками) для полупроводников. Обзор современных методов очистки поверхностей дан в работах [6].
Вряд ли можно сомневаться в существовании на поверхности кристаллов особой, отличной от толщи структуры [7-10] х), однако вдали от резонансов по указанным причинам экспериментально обнаружить ее чрезвычайно трудно, особенно по отражению2).
Для жидкостей перспективы применения отражения гораздо более широки. Как известно, законченной теории жидкого состояния еще не существует: нет и полного представления о структуре ее поверхности. Поэтому возникающая здесь возможность исследования структуры поверхности представляет большой интерес для всей теории жидкого состояния, тем более что на поверхности,
') О структуре поверхности кристаллов см. обзор [11].
2) Укажем, например, что на необработанной поверхности германия высокой чистоты электронографически показано существование слоя с особой структурой толщиной порядка 10-7 см [12].
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ И ЖИДКОСТИ
195
благодаря асимметрии внутреннего поля, отчетливее выступают особенности межмолекулярных взаимодействий; отражение становится денным инструментом исследования. Перечисленные экспериментальные трудности здесь отпадают и жидкости представляют собой предпочтительный объект для проверки теории.
На этом примере следует остановиться подробнее, гак как он весьма показателен. Чтобы судить о том, насколько возможно применять теорию, следует проанализировать имеющиеся сведения о структуре поверхности жидкостей.
Наличие поверхностного слоя с упорядоченным расположением и ориентацией молекул для тонких пленок жидкостей, слоев на границах раздела жидкость - жидкость и жидкость - твердое тело, по-видимому, твердо доказано экспериментально (см. [13-16] и приведенную там литературу). Ориентирующее влияние твердой стенки на жидкость простирается на расстояния до нескольких микрон. Что касается существования такого слоя на свободной поверхности жидкости, то ряд соображений делает его весьма вероятным [14-17]. Правда, экспериментальные данные косвенны, и прямых доказательств немного. В сущности, это лишь данные, к тому же весьма немногочисленные, рентгено- и электрострук-турного анализа (обзор этих данных см. в [18, 19]). Вопрос о толщине поверхностного слоя еще дискутируется.
Вычисления для поверхности раздела бинарного изотропного раствора с его паром показывают [20], что граничный слой постепенно переходит в объем, а толщина его растет с Т (обращаясь при Г=Гкр в оо). Этот вывод, вероятно (поскольку авторы пользуются дырочной теорией), применим и к гомогенной жидкости ("раствору из дырок и молекул").
Методом коррелятивных функций для Т<^ТКр [21]
О
толщина слоя I была оценена ^20 А; при повышении Т значение I растет много быстрее расстояния между молекулами [22]. Это последнее расстояние оценивается в 2-3 межмолекулярных промежутка.
