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xinkaifish木虫 (职业作家)
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[交流]
【学术资料】非线性光学中的polarizability和susceptibility（转）
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polarizability和susceptibility的解释，希望得到明白虫虫的指教，谢谢 在非线性光学中遇到两个想不清楚的概念polarizability（极化率）和susceptibility（极化率、磁化率），希望懂得这方面知识的朋友能帮助解释一下 在非线性光学里，极化强度（polarization）： P=x(1)*E+x(2)*E*E+x(3)*E*E*E+... 其中，对于x(1)、x(2)、x(3)的英语称呼有时候是polarizability，有时候是susceptibility， （1）susceptibility和polarizability到底有何区别与联系呢？应该怎么理解并使用呢？ （2）susceptibility是不是极化率呢（还是做磁化率讲）？ [ Last edited by mainpro on 2006-11-7 at 23:55 ] |
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xinkaifish
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十分感谢GrasaVampiro的解释，麻烦斑竹从我这里给GrasaVampiro转移5个金币。 我又查了一些资料，结合GrasaVampiro的解释，对polarizability和susceptibility进行了初步总结，希望大家指正（我现在的概念理解还是比较模糊）： 第一， elektrice susceptibility是极化率，magnetice susceptibility是磁化率，仅当不引起岐义时susceptibility前的magnetice 和elektrice 才可省略,比如,不考虑磁光现象时,susceptibility指极化率。此外,这两个susceptibility应该是描述宏观小,微观大的尺度上的性质,是个准宏观量； 而polarizability是极化度,有时又称分子极化率,(此处的分子包括原子,分子,离子)，polarizability是个微观量，描述分子被其周围的电场极化情况，具体的说是分子"感受"到的局域电场所引起的。 第二， 对非线性的表述有两种：宏观macroscopic（在无机材料中用的较多）和微观microscopic（在有机材料中用的较多）。 从准宏观角度讲，极化强度 （macroscopic polarization）： P=ε-0[χ(1)*E+χ(2)*E*E+χ(3)*E*E*E+... ] 从微观角度,即分子水平讲，分子偶极矩（molecular dipole moment）： p=ε-0[α*E +β*E*E+γ*E*E*E+... ] 其中： ε-0是真空介电常数vacuum permitivity， χ(1)是susceptibility、first-order polarizability、linear polarizability； χ(2)是second-order susceptibility、first-order nonlinear polarizability； χ(3)是third-order susceptibility. α是linear polarizability； β是second-order polarizability、first-order hyperpolarizability； γ是third-order polarizability、second-order hyperpolarizability. χ(1)和α是对应的； χ(2)和β是对应的，它们与二阶非线性光学效应（electro-optic effect，一次、 线性电光效应，Pockels）second-order nonlinear optical 有关； χ(3)和γ是对应的，它们与三阶非线性光学效应（quadratic electro-optic effect，二次电光效应，Kerr） third-order nonlinear optical effect 有关. [ Last edited by xinkaifish on 2006-11-8 at 11:30 ] |
7楼2006-11-08 09:29:21
xinkaifish
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附：一段相关解释，可能对理解有帮助 Pi=aijEj +2dijkEjEk+4cijkl EjEkEl+... where P is the polarization, E is the applied electric field, a is the linear or first-order polarizability term or susceptibility of the material, d is the first nonlinear polarizability term or the second-order susceptibility (quadratic polarizability), c is the third-order susceptibility, and so on. The subscripts i, ,j, k, l indicate the direction (x, y, z) of the nth component of the polarization or electric field. The susceptibility terms sum over these directions, i.e., aij is a 3 x 3 matrix with 9 terms, dijk is a 3 x 3 x 3 matrix with 27 terms, and cijkl is a 3 x 3 x 3 x 3 matrix with 81 terms). 照以上的理解，是不是可以认为 x(1)是linear or first-order polarizability，同时也可称为 susceptibility； x(2)是first nonlinear polarizability，同时也可称为 second-order susceptibility ； x(3)是third-order susceptibility； 另附：此文献的联接 http://www.photonic.saint-gobain ... 0000000000000001277 |
2楼2006-11-07 21:55:57
0.5
★ ★ ★ ★ ★
bird007(金币+5):鼓励交流 呵呵
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"susceptibility是不是极化率呢（还是做磁化率讲）？ " elektrice susceptibility是极化率,即χ_e, P(极化强度polarization density )=χ_e×ε_0×E 此外χ_e+1=ε_r,即相对介电率,relative permittivity,又称relative dielectric constant 若χ_e,ε_r是张量,则1相应变为同阶单位张量 magnetice susceptibility是磁化率,即χ_m, M(磁化率magnetization density)=χ_m×H(磁场强度 magnetice(auxiliary) field) 此外,χ_m+1=μ_r,,即相对磁导率,relative [magnetice] permeability, 若χ_m,μ_r是张量,则1相应变为同阶单位张量 当且仅当不引起岐义时susceptibility前的magnetice 和elektrice 才可省略,比如,不考虑磁光现象时,susceptibility指极化率 此外,这两个susceptibility应该是描述宏观小,微观大的尺度上的性质,是个准宏观量. 此外,很多时候B和H的称呼也是混乱的,不少书把B也称为magnetice field!!!这是物理和工程的矛盾之处.但建议称B为magnetic flux density或者magnetic induction [ Last edited by GrasaVampiro on 2006-11-7 at 16:58 ] |
3楼2006-11-07 22:57:45
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polarizability,α 极化度,有时又称,分子极化率,(此处的分子包括原子,分子,离子) p(电偶极矩)=α×E(局域电场强度), polarizability是个微观量, 描述,分子被其周围的电场极化情况, 具体的说是分子"感受"到的局域电场所引起的 1 中性原子(如惰气)的电子云极化elektronic cloud polariztion(实际是电场的存在使得电子出现位置的概率改变,电子云变型), 或者 2 有极分子(如HCl)的转向极化,即,有极分子的偶极矩方向的转动 或者 3 无极分子(如CH4)的位移极化,即,无极分子的偶极矩从无电场时的零变为非零 (具体是那一类情况,视分子类型而定) 比如,一块无穷大均匀无极分子形成的介质被外电场极化,需要考虑 1外电场强度, 2外电场在介质内感生的偶极矩对外场的屏蔽,即,所谓的Lorentz电场, 这个Lorentz电场 很类似于 对理想气体VanDeWaals修正中的内压强. 具体的可参考Clausius-Mossotti公式(及其衍生,Lorenz-Lorentz公式), 如果你有兴趣还可参考Langevin公式和Debye公式,如果由此可以理解不同极化的微观来源. |
4楼2006-11-07 23:36:45
