Теория поглощения и испускания света в полупроводниках - Грибковский В.П.
Скачать (прямая ссылка):
-А- = ± -А- . (7.59)
Излучение раскаленных тел возникает в результате испускания большого числа атомов и молекул и состоит из самых
118
различных волн. Разность фаз <рг—<pi не имеет определенной величины. С равной вероятностью она пробегает всевозможные значения. Поэтому естественная радиация полностью изотропна в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения.
Следует отметить, что свет, поляризованный по кругу, и естественная радиация внешне неразличимы и производят аналогичное действие на поляризационные приборы. То же самое справедливо в отношении эллиптически поляризованного и частично поляризованного естественного света. Чтобы установить истинный характер поляризации, нужны специальные опыты, в которых круговая или эллиптическая поляризация света превращается в линейную, а естественный свет остается без изменений [156, 157].
Описание поляризации с помощью уравнений типа (7.58) не всегда удобно, а если свет состоит из многих волн — практически невозможно. Поэтому ее характеризуют иногда степенью поляризации или степенью деполяризации.
Пропуская пучок света через николь, легко установить два взаимно перпендикулярных направления, в которых интенсивность света имеет максимальное /шах и минимальное Imin значения. Под степенью деполяризации понимают отношение
Д1= imta . (7.60)
Лпах
Если свет линейно поляризован, /т1п = 0 и, следовательно, Дх=0. Для естественной радиации или излучения, поляризованного по кругу, /т1п = /тах> а = 1- Наряду со степенью деполяризации излучение часто характеризуют степенью поляризации, равной
р = . 7max~ 7тт /7 61v
/ -I- /
Jmax “ Jmin
Определенная таким образом степень поляризации всегда остается величиной положительной и может . изменяться от 0 до 1. Легко видеть, что она связана со степенью деполяризации соотношениями
Рг = —~Al ; Ai = l-~Pl . (7.62)
1+Ai 1 + Pt
Когда одна из величин (Pi или Aj) увеличивается от 0 до 1, вторая убывает от 1 до 0.
Исследование поляризации излучения является одним из тонких методов определения свойств вещества [158]. Причем важным источником информации служит не только степень поляризации, определяемая формулой (7.60), но и ориента-
119
ция максимальных колебаний электрического вектора во вторичной волне. Обычно при поляризационных измерениях возбуждающий свет линейно поляризован, а направление наблюдения лежит в плоскости, перпендикулярной к электрическому вектору падающей радиации. В этом случае степень деполяризации и степень поляризации вторичных волн определяются несколько иначе, а именно в виде:
А = , (7.63)
* Z
Р= 1*~1* , (7.64)
h + Ix
Как и прежде, здесь 1Х и Iz — две компоненты интенсивности наблюдаемого света, поляризованные во взаимно перпендикулярных плоскостях. Однако в отличие от предыдущего ориентация плоскостей поляризации определяется направлениями максимальных и минимальных колебаний электрического вектора не вторичных волн, а возбуждающего света. Направление колебаний электрического поля в компоненте lz совпадает с направлением наибольших колебаний электрического вектора падающей радиации, а направление колебаний в 1Х — с направлением наименьших колебаний.
Величины А и Р связаны между собой соотношениями, аналогичными (7.62). Однако по области изменения и физическому смыслу они отличаются от величин Ai и Р\. Действительно, если А] и Pi изменяются в пределах от 0 до 1, то А и Р могут в принципе принимать любые значения в следующих границах:
О ^ Д-<Т оо,
— 1<Р< 1.
Без связи с возбуждающим светом физический смысл имеют только величины Ai и Р\. Значения А и Р становятся неопределенными. Например, для линейно поляризованного света можно было бы получить любое значение А от 0 до оо в зависимости от угла между плоскостью поляризации и осью z (т. е. в зависимости от разложения на компоненты 1г и 1Х, которое без связи с возбуждающей радиацией становится произвольным) .
В классической теории люминесценции вещество моделируется совокупностью элементарных излучателей: электрических и магнитных диполей, квадруполей, ротаторов и т. д. [87]. С помощью этих моделей показано, что если за испускание и поглощение света отвечает один и тот же диполь, то предельные степени поляризации люминесценции при возбужде-
120
нии линейно поляризованным и естественным светом соответственно равны: Р= 1/2 и Р= 1/3.
Если каждому люминесцирующему центру соответствует два осциллятора (поглощающий и излучающий), расположенных под углом то поляризация люминесценции, распространяющейся перпендикулярно к направлению распространения возбуждающего света, выражается формулой Левшина [137]
р = 2~3sin2 g . (7.65)
4— sin2g
Более сложные формулы получил А. Яблонский для плоских и пространственных осцилляторов [87, 159]. С. И. Вавилов вычислил значение поляризации люминесценции как функции угла между осью z и электрическим вектором возбуждающего света и угла, задающего направление распространения люминесценции для диполей и квадруполей поглощения и испускания [160]. Полученные функции он представил в виде поляризационных диаграмм и показал, что на основании этих диаграмм можно определить природу элементарных излучателей.
