Отражение света - Кизель В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Поскольку симметрия тензора е выше симметрии тензоров, определяющих эффекты электроотражения, поляризационные и ориентационные явления будут сказываться более заметно, и проявятся даже у кубических кристаллов, изотропных оптически (по е), но анизотропных пьезооптически1).
Подобным методом исследовались полупроводники [180-184] (см. также библиографию в указанных выше обзорах), металлы [177, 185, 186], сегнетоэлектрики [187] и др. Обнаружено влияние поля на отражение 2-й гармоники [178]. Для повышения градиента поля у поверхности практиковалась иммерсия в электролит [188].
Б. Фотоотражение. По существу, здесь имеет ¦ место электроотражение с высокочастотной модуляцией (обычно используется освещение ОКТ), лишь осложненное возможным нагревом и добавочными электрострикцион-ными эффектами, заметными в полях такой силы [189- 191] (см. также стр. 128 и 175).
В. Пьезоотражение. Используется влияние модулированного давления [192-194] с различной ориентацией относительно поверхности и кристаллографических осей и, вообще говоря, разным характером напряжений. Симметрии тензоров напряжений, деформаций и упругости различны и по-разному связаны с симметрией кристалла (теория изложена в работе [195]). Несколько иной метод применялся автором и А. Ф. Степановым при изучении отражения поверхностным слоем диэлектрической жидкости. На поверхность накладывалось мощное ультразвуковое поле, разрушающее упорядочение на поверхности; эллиптичность отраженного света, вызванная этой упорядоченностью, как и следовало ожидать, падала (см. § 26, а также [176]).
^ Анализ роли симметрии в теории электроотражения дан в ра
ВОЗДЕЙСТВИЕ ВНЕШНИХ ПОЛЕЙ
241
Г. Термоотражение. Исследуется влияние (переменного) нагрева, общего или локального нагрева (cm.v например, [195, 196]). Наиболее часто здесь, видимо, применяется прогрев излучением ОКГ и те эффекты, которые были рассмотрены в связи с вопросами параметрической модуляции в § 20; здесь они играют вспомогательную роль. Часто применяется переменный ток низкой (несколько герц) частоты.
Д. Магнитоотражение. Если поместить вещество в магнитное поле, тензоры проницаемостей его также будут претерпевать изменения - возникает эффект Фарадея. Для простейшего случая изотропной среды, когда магнитное поле направлено по оси г, тензоры приобретают вид:
8 - teM3 0 [X - ipM м 0
8 -> Я) СО •lei 8 0 i\xMa И 0
0 0 е* 0 0
где Бг=ео, m.z=|j,o--значения в отсутствие поля; коэффициенты Mi заметно отличны от единицы лишь для ферромагнитных сред и вблизи магнитных резонансов.
В непоглощающей среде М3 и М" вещественны, и тензоры еиц, следовательно, имеют симметричную вещественную и антисимметричную чисто мнимую части. При наличии поглощения М комплексны и симметрия становится более низкой.
Очевидно, что свойства сред с такими параметрами во многом напоминают свойства обладающих пространственной дисперсией первого порядка гиротропных сред (см. § 18 и приложение V); поэтому среды носят название электрически- или магнитно-гиротропных, если соответственно е или [1 описываются (29.1), или же бигиротропных, если и 8 и ц следуют (29.1). Однако свойства симметрии Ime и Im|x отличны от свойств введенных втл. 5 тензоров у, g, описывающих физические процессы пространственной дисперсии; это отличие выяснено в приложении V.
Известен ряд ферро-, ферри- и антиферримагнети-ков, прозрачных в оптической области, что заставляет при отражении света рассматривать и их. Давно известен также эффект Керра - появление характера особо-
16 В. А. Кизедь
242
ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ [ГЛ. 6
го отражения от ферромагнитного металлического зеркала после его намагничивания.
Микромеханизм явлений здесь весьма разнообразен. Наряду с "обычным" эффектом Фарадея, возникающим вследствие спин-орбитального взаимодействия и прецессии моментов, в поле Н играют роль обменные эффекты, вклад s - d переходов, спиновые волны (магнитные взаимодействия). Подробности этих явлений см., например, в работах [197-199]. Величины эффектов в магнитных средах особенно велики и легче наблюдаются.
Г. С. Кринчик предложил формулы для отражения света от сред, описываемых формулой (29.1). Для случая "поперечного эффекта" (вектор намагниченности М перпендикулярен плоскости падения, М[|а) [200, 201]:
Ег± __ п cos ф - е0 cosi|) 2'М Ер cos фsin ф
?х п cos ф -f е0 cos ijj м (n cos ф + е0 cos ф)2'
Ег |[ = _ П cos ф - Но cos ^ н-о cos ф sin ф
Е и п cos ф + |j.0 cos ij) 1 3 (ncos ф + Цо cos i|))2 '
где
Отражение от ферромагнетиков исследовано также теоретически и экспериментально [202, 203].
Кроме указанных эффектов, где проявляются в отражении изменения свойств вещества в ббъеме, существуют также поверхностные явления. Возникают поверхностные магнитные уровни [204-207], меняется ход скин-эффекта, поверхностное сопротивление имеет осциллирующую зависимость от магнитного поля вследствие особых стационарных состояний электронов проводимости- электроны описывают дуги, опирающиеся да поверхность [205, 208]. Можно сказать, что у поверхности имеют место особые циклотронные и спиновые волны, а в связи с этим - квантовые осцилляции поверхностного импеданса [209-211]. Влияние магнитного поля на отражение металлов рассматривалось также теоретически [212]; некоторые экспериментальные данные приве-
