文档介绍：主讲:李龙 ******@. 电磁场与电磁波 FIELD FIELD AND AND WAVE WAVE ICS ICS 2 Review ??介质的色散( 介质的色散( Lorentz Model Lorentz Model ) ) ––洛伦兹色散介质模型洛伦兹色散介质模型––非极性分子: 非极性分子: ??电子和原子核电荷总量相等电子和原子核电荷总量相等??正负电荷中心重合正负电荷中心重合??对外不呈现电偶极矩对外不呈现电偶极矩??在外场作用下, 在外场作用下, 正负电荷发生位移,其中心不再重正负电荷发生位移,其中心不再重合,形成电偶极矩合,形成电偶极矩??假设位移假设位移 r r,电子电荷,电子电荷 e e??电子在外场作用下所受作用力为: 电子在外场作用下所受作用力为: 分子分子重离子重离子( (原子核原子核) ) 轻离子轻离子( (电子电子) ) ( ) F e E v B ? ??? ??? 3介质色散??电子在外电场作用下的运动规律满足: 电子在外电场作用下的运动规律满足: ??设电场是时谐场,即设电场是时谐场,即 E E = = Re[ Re[ E E m me e j jωωt t] ],则上式的解为: ,则上式的解为: ??若单位体积内有若单位体积内有 N N个电子,则极化强度为个电子,则极化强度为 2202 ( ) d r dr m r eE dt dt ? ?? ??? ???阻尼力阻尼力弹性恢复力弹性恢复力 Re[ ] jwt m r r e ?? ? 2 2 0 ( ) m mEer m j ? ????? ??? 2 2 2 0 ( ) m m m E Ne P Ner m j ? ???? ?? ???? 4介质色散??单位体积内分子电矩的总和单位体积内分子电矩的总和——极化强度极化强度 2 2 2 0 ( ) m m m E Ne P Ner m j ? ???? ?? ???? 0 m e m P E ? ??? ? 2 2 2 0 0 1 ( ) e Ne m j ?? ?????? ?极化率极化率相对介电常数相对介电常数 2 2 20 2 2 2 2 2 0 0 ( ) 1 1 ( ) r e j Ne m ? ???? ?? ????? ?? ???? ? 2 2 20 2 2 2 2 2 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 ( ) 1 ( ) ( ) rr Ne m Ne m ? ??? ???????? ??????? ?? ?????? ?波的传播特性波的传播特性波的衰减特性波的衰减特性 5介质色散??自由原子的吸收频率几乎全部在紫外光谱区,一般介质的自由原子的吸收频率几乎全部在紫外光谱区,一般介质的折射率在从射频波谱直到紫外光谱区内都是大于折射率在从射频波谱直到紫外光谱区内都是大于 1 1的; 的; ??随频率的升高而增大,称为随频率的升高而增大,称为正常色散正常色散,而在谐振频率附,而在谐振频率附近, 近, 随频率升高而迅速下降,这成为随频率升高而迅速下降,这成为反常色散反常色散。反常色散。反常色散区介电常数的虚部很大,能量被电离子吸收很多,损耗很区介电常数的虚部很大,能量被电离子吸收很多,损耗很大大??介电常数虚部随频率的变化曲线称为介质的吸收曲线。介电常数虚部随频率的变化曲线称为介质的吸收曲线。 2 2 20 2 2 2 2 2 0 0 2 2 2 2 2 2 0 0 ( ) 1 ( ) ( ) rr Ne m Ne m ? ??? ???????? ??????? ?? ?????? ? r?? r?? 6导体色散??导体色散的模型( 导体色散的模型( Drude Drude Model Model ) ) ––无外加电场时,导体的晶格上有固定的正离子,而在其无外加电