固体的光散射讲座 第四讲 非线性喇曼散射

非线性喇曼散射是指由于分子的偶极矩或激活介质的宏观极化矢量与光电场强度呈非线性关系,所引起的喇曼散射过程．在自发散射过程的理论描述中,振动着的分子体系的偶极矩可以写成其中ｑ为分子振动的简正坐标,ｕ为分子体系的固有偶极矩,α（ｑ）称为分子体系的极化率,β（ｑ）等则可称为超极化率．显然,上式中第二项所引起的喇曼散射是线性的,第三项以后各项所引起的喇曼散射则属于非线性的,其中由β（ｑ）所引起的喇曼?...     

电偶极子模型在天体光谱中的应用

与电介质中非极性分子的位移极化和极性分子的转向极化不同的是,天体致密大气层中的原子及分子间因碰撞也会产生电偶极矩,进而出现吸收过程,是研究带外行星和冷白矮星等天体光谱的重要理论基础.以冷白矮星为例,介绍其大气层中大量原子分子对之间的碰撞诱导偶极矩与电磁辐射相互作用产生的连续谱吸收.     

基于Matlab的电磁波极化状态仿真

电磁波极化是电磁理论中的一个重要概念,借助Matlab用动画方式把电磁波电矢量的振荡和传输的全貌展示出来,在此基础上,利用作图窗口的功能,探讨各种极化状态,这样可以使物理图像直观生动。实验仿真给出了极化图形,通过观测线极化、左旋极化和椭圆极化波,更加直观的理解电磁波极化的产生和各自的特点。     

运动介质的电偶极矩与磁矩

在推导出介质的极化强度与磁化强度的坐标变换公式的基础上,分析导出了运动介质的电偶极矩与磁矩.     

电介质极化现象的微观机制讨论

从有极分子的电偶极矩与电场相互作用的微观机制出发,讨论了电介质的极化现象,计算了有极分子的电偶极矩与转动能级随外电场的变化情况.     

水平层状介质中任意方向磁偶极子的电磁场分布

将水平层状介质中的任意方向磁偶极子分解成水平磁偶极子(HMD)和垂直磁偶极子(VMD),给出了将VMD和HMD产生的波分解为电场矢量垂直于入射面的线形极化波(EV波)和平行于入射面的线形极化波(EP波)的方法.通过分别研究这两种波在各层介质中的反射和透射规律,导出确定各介质层中电磁波的递推公式,从而得到了任意介质层中电磁波的解析表达式.     

基于等效原理求解介质球极化场问题

文章利用场的叠加原理和连带勒让德多项式的性质,并结合等效偶极矩模型导出导体球在均匀电场中感应场的表达式。以此为基础,基于电磁场的等效原理分析了介质球和介质球壳在均匀电场中的极化场问题。计算结果与相关文献相一致,从而证明了该方法的正确性。最后探讨了时谐电磁场对介质球的极化可以用电偶极矩场近似的条件,并阐明介质球的极化场在电磁辐射与散射、纳米球颗粒共振及电磁隐身中的作用。对于更好地理解极化的物理本源以及应用具有指导意义。     

介质球在基质中的等效电偶极矩

从均匀外电场中介质球颗粒内外电势分布出发,讨论了介质球在基质中的等效电偶极矩,并进一步分析了等效电偶极矩的物理本源.     

电磁波极化的描述

电磁波的“极化”现象很早就被人们认识了,在光学中通常称之为“偏振”, 1670年,丹麦科学家 ErasmusBartholinus[1]关于双折射发现的论文中就用到了这个概念.“极化”或“偏振”是指在波动过程中,振动矢量偏于某些方向的现象.研究电磁波的极化不仅是理论上的重要课题,而且在工程技术上有着相当广泛地应用. 由于历史的原因,电磁波极化描述中有些术语尚不统一,甚至称呼相反,这应引起我们的注意.根据电矢量端点描绘椭圆的转向有“左”和“右”旋两种不同的极化.习惯上是以观察者迎着电磁波传播方向去看E的转向,如果是顺时针称为右旋极化,如果…     

介质球极化强度矢量的辨析

问题的提出:将一介电常数为ez,半经为a的介质球置于均匀外场E0中,若球外充满另一介电常数为e1的介质,求球内、外的电场,进而讨论介质球的极化强度矢量.很显然,球内、外的电场是原来的均匀电场与球面上极化电荷的场的叠加,用分离变数法容易求得叠加后球内电场仍为均匀场　　　　　　　,而球面上极化电荷在球外的场则等效于一个位于球心、电矩 的电偶极子所激发的.由于球内的场是均匀的,介质球的极化也是均匀的,因此在有的教科书[1]和参考书[2]中,得出介质球的极化强度矢量 必须指出,用(1)式来表示介质球的极化强度矢量是错误的.因为电矩 是…     

电磁介质的极化和磁化

采用矢量分析方法,我们建立了电磁介质极化和磁化的一般理论,恰当地定义了可以描述任意束缚电荷和束缚电流分布的极化强度矢量和磁化强度矢量.无需借助电偶极子模型和分子环流模型,仍然可以推导束缚电荷和束缚电流分布与极化强度矢量和磁化强度矢量的定量关系.在宏观电磁理论中,分子环流模型和磁偶极子模型具有同等的地位,它们都可以诠释自旋磁矩的磁效应.     

基于电偶极子模型的电介质极化过程分析

通过建立电偶极子模型,以电介质分子内是否存在电偶极矩为依据,将电介质进行分类,并深入分析这两种电介质的微观极化机理。这有利于促进学生对通过建立模型的方法理解物理过程和物理原理。     

平面电磁波在各向异性周期介质中的传输特性研究

将平面电磁波在一维介电各向同性周期介质中的传输矩阵问题扩展至一维介电各向异性周期介质,并得到了平面电磁波在此类介质中的传输矩阵.此矩阵的推导主要基于麦克斯韦方程组和电磁波在介质交界面的连续性条件,即电磁波在介质交界面的切向电场和磁场分量连续.通过此矩阵的推导可以加深学生对"电磁场与电磁波"这门课程的理解.此矩阵也是获得电磁波在一维介电各向异性周期介质中的场分布特性,色散关系和表面模式性质的基础.因此,此传输矩阵对科研和教学都有重要意义.     

平面分层介质的有效电磁参数

对于电小厚度的平面分层介质,在电磁波垂直入射情况下,根据边界条件把中间层介质等效为一层得到了有效介电常量和有效磁导率的表达式,为分析电磁波在多层介质中的传播问题提供了一种有效方法.     

法拉第手征介质反射电磁波的极化特性研究

从麦克斯韦方程出发严格推导了均匀介质与法拉第手征介质交界面处电磁波反射公式.通过解析的方法讨论了不同极化状态下反射电磁波的极化特性与法拉第手征介质电磁参数之间的关系.针对部分具体实例进行了计算,计算结果与理论预测相符合. 关键词： 法拉第手征介质 反射电磁波 极化特性     

超冷长程Rydberg-基态分子

超冷长程Rydberg-基态分子由一个Rydberg原子与一个或多个基态原子通过Rydberg电子与基态原子的低能散射形成.这类分子具有尺寸大和永久电偶极矩大等优良特性,是近年来人们研究的热点课题.本文综述了超冷Rydberg-基态分子的最新理论和实验进展,包括Rydberg电子与基态原子低能散射的理论模型和势能曲线,光缔合Rydberg分子的实验制备和光谱特性, Rydberg-基态分子永久电偶极矩的测量等.最新的研究发现Cs nDJ-型Rydberg-基态分子的永久电偶极矩为负值,这与以往的此类分子(电偶极矩为正)不同.负电偶极矩反映了Rydberg电子的概率密度在基态(微扰)原子附近是减少的,由微扰原子附近Rydberg电子波函数的相消干涉产生.     

超短脉冲激光在有机分子材料中的动力学过程研究

利用从头计算方法，在密度泛函理论上，计算了分子的电子结构和电偶极矩.通过求解麦克斯韦-布洛赫方程，研究了超短脉冲激光与硝基苯胺分子材料的相互作用，着重分析了分子的固有偶极矩对脉冲激光波形、频谱成分以及分子能级占有率产生的影响.研究结果表明，慢变幅近似和旋波近似不能很好地描述超短脉冲在PNA分子介质中传播.分子的固有偶极矩进一步使脉冲传播背离面积定理，引起了脉冲更快地分裂.当脉冲激光在PNA分子介质中以电荷转移态的激发能共振传播时，脉冲激光频谱中明显地出现了二次谐波成分，显示了该分子具有较强的双光子吸收性质. 关键词： 超短脉冲激光 硝基苯胺分子 麦克斯韦-布洛赫方程     

二次谐波线二向色性方法研究气液界面手性的理论分析与实验

二次谐波线二向色性方法是定量研究气液界面手性的重要光学方法,此方法得到的手性响应既可能来源于界面超分子的电偶极矩的贡献,也可能是电偶极矩和磁偶极矩的共同贡献。分清这两种贡献,是研究界面超分子手性形成机理的前提条件。对两种情况下S偏振的二次谐波强度的偏振公式进行了对比分析和数值模拟,总结了各自的偏振曲线的线型特点,进一步分析了电偶极矩和磁偶极矩的二阶非线性极化率张量分量对手性响应的影响。推导了两种情况下表征界面手性的物理量——手性过量的表达式,分析了电偶极矩和磁偶极矩对手性过量的影响。通过卟啉气液界面手性的实验检测结果,验证了理论分析的正确性,该模拟对实验数据分析有重要意义。     

PbnSn(n=1-19)合金团簇电偶极矩和极化率的研究

利用基于密度泛函理论的有限电场方法对PbnSn(n=1-19)团簇的电偶极矩和极化率进行研究。PbnSn(n=1-19)合金团簇的高对称性抑制其电偶极矩的产生。在团簇原子总数N＜14时，团簇的电偶极矩与能隙表现出相反的变化趋势（同一尺寸下，高能隙与低电偶极矩相对应），然而在14≤N≤19范围内，由于构型生长方式的转变，能隙与电偶极矩展现出相同的演化趋势。研究所得的极化率与实验值在部分尺寸相符合较好，但总体上与实验值还有一定的差别，这可能是实验中包含混合态或激发态的缘故。     

异向介质谐振响应的Floquet模分析

将开口谐振环单元的场分布利用Floquet模展开,从电磁波传播角度揭示了凋落模引起异向介质谐振响应的事实.数值计算了任意平面电磁波照射下异向介质的传输特性.研究表明,对于来自主平面上的垂直或平行极化的入射波,具有相同极化方式的Floquet透射模将发生谐振,并且磁谐振和电谐振将随着入射角的不同而改变.而对于来自其他入射平面的电磁波,两种极化的Floquet透射模将共同发生谐振. 关键词： 开口谐振环 异向介质 Floquet模 谐振