第2讲-光与物质的相互作用.pdf

2013/12/18 研 究 生 课 程 纳米光学 (Nano-Optics) 第二讲: 光与物质的相互作用 董国艳 中国科学院大学材料科学与光电技术学院 1 你知道吗？ … 光进入绝缘体(电介质)会发生什么？ 电解质材料是否总是透明无损耗的？ 2 1 2013/12/18 本讲内容 1. 电磁理论 − 电磁波的产生与传播 − 电介质的极化 − 麦克斯韦方程 − 边界条件 − 本构关系 − 波动方程 − 时谐场 − 复介电常数 2. 材料的光学性能 − 吸收 −散射 −色散 3. 微观和宏观材料理论 − 自由和束缚电子 − 绝缘体/ 电解质的电磁响应: Lorentz model −金属的电磁响应: Drude model （后面讲讨论） 4. 利用纳米结构设计光与物质相互作用的实例—— 生成双折射 3 1、电磁理论 光计算的数学基础是电磁场理论。由于光是电磁波，因 此电磁场理论可以解释和计算光学现象。 ① 电场和磁场共存 ② 电磁波是横波    E H / / k  ③ 电场和磁场方向互相垂直 k ④ 和 传播速度相同、相位相同  E H ⑤ 电磁波速 E H 1 1 8 1 介质中 v 真空中 c 2.9979 10 m s    0 0 ⑥ 电磁波具有波的共性——在介质分界面处有反射和折射 c  折射率 n     r r r   v 0 0 4 2 2013/12/18 电磁波的产生与传播 变化的磁场激发电场: 变化的电场激发磁场:  B t  D 