凝聚态光物理学1.ppt

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1、OpticalPropertiesofCondensedMatters引言:光学过程的分类，光学系数，复折射率与复介电常数，光学材料(绝缘晶体，半导体，玻璃，金属，高分子材料等)，凝聚态物质光学性质的特征(对称性，电子能带，晶格振动，态密度，局域态和集体激发等)，微观模型。光在凝聚态物质中传播的经典理论:光在稠密光学介质中的传播，偶极振子模型，色散理论，光学各向异性:双折射。带间吸收:带间跃迁,直接跃迁的跃迁几率，直接带隙半导体的带边吸收，间接带隙半导体的带边吸收，带边以上的带间吸收，吸收谱的测量，光探测材料与器件。激子:激子的概念，自由激

2、子，外场中的自由激子，高密度的自由激子，弗仑克尔激子发光:固体中光的发射，带间发光，光致发光，电致发光。量子阱与量子点:量子限制结构，半导体量子阱的结构与制备，电子能级，光的吸收与激发，量子限制斯塔克效应，光发射，量子阱子的带间跃迁，Bloch振子，量子点。自由电子:Plasma反射率,自由载流子电导，金属，掺杂半导体，Plasmon。高分子材料:高分子材料简介，共轭分子的电子态，高分子光谱，芳烃共轭聚合物，有机光电子学。发光中心:电子—声子相互作用，色心，离子晶体中的顺磁杂质，固体激光器与放大器，发光材料。声子:红外活性声子，极性晶体红外

3、反射与吸收，极化激元，极化子，非弹性光散射，声子寿命。非线性光学:非线性极化率张量，光学非线性的物理起源，二阶非线性效应，三阶非线性效应。光子晶体和光学微腔:光子能带，光子晶体的构成，光学微腔，腔量子电动力学简介。Chapter1Introduction1.1ClassificationofopticalprocessesReflectionPropagationTransmissionOpticalmediumOpticalmediumrefractiveindexn()=c/v()Snell’slawabsorption~reson

4、anceluminescence~spontaneousemissionelasticandInelasticscatteringnonlinear-opticsPropagation1.2OpticalcoefficientsCoefficientofreflectionorreflectivity(R):R=reflectedpower/incidentpowerTransmissionortransmissivity(T):T=transmittedpower/incidentpowerR+T=1Refractiveindex(n):

5、Absorptioncoefficient()=-(dI/dz)/I(z);Beer’slaw:isstrongfunctionoffrequencyLuminescenceTheatomjumpstoanexcitedstatebyabsorptionofaphoton,thenrelaxestoanintermediatestate,beforere-emittingaphotonbyspontaneousemissionasitfallstothegroundstate.Thephotonemittedhasasmalleren

6、ergythantheabsorbedphoton.ThereductioninthePhotonenergyiscalledtheStokesshift.ScatteringVariationofnofthemediumonalengthscalesmallerthantheofthelightN:thenumberofscatteringcentres/V;S:scatteringcross-section;=NSRayleighscattering:1.3Thecomplexrefractiveindexanddielectr

7、icconstantComplexrefractiveindex:extinctioncoefficientWhereComplexdielectricconstantTherelationshipbetweentherealandimaginarypartsoftwocoefficients:Forweaklyabsorbingmedium,isverysmall,Thereflectivity(normalincidence):Inthetransparentregionofmaterial:isverysmall,and2ar

8、enegligible,onemayconsideronlytherealpartsofnand;Intheabsorptionregion,oneneedtoknowboth