Hiperpolaryzowalność

Hiperpolaryzowalność , nieliniowo-optyczna właściwość cząsteczki, to podatność elektryczna drugiego rzędu na jednostkę objętości. Hiperpolaryzowalność można obliczyć za pomocą obliczeń chemii kwantowej opracowanych w kilku pakietach oprogramowania. Zobacz optykę nieliniową .

Definicja i wyższe rzędy

Liniowa polaryzowalność $izotropowych jest definiowana jako$ w $}$ stosunek indukowanego $.$ dipolowego atomu do pola $elektrycznego$ , który wytwarza ten moment dipolowy.

Dlatego moment dipolowy jest

${\ Displaystyle \ mathbf {p} = \ alfa \ mathbf {E}}$

W ośrodku izotropowym $w$ tym samym kierunku co , tj $skalarem$$.$ W ośrodku anizotropowym $, a polaryzowalność$ mogą być w różnych kierunkach $.$ teraz tensorem

Całkowita gęstość indukowanej polaryzacji jest iloczynem gęstości liczbowej cząsteczek pomnożonej przez moment dipolowy każdej cząsteczki, tj.

${\ Displaystyle \ mathbf {P} = \ rho \ mathbf {p} = \ rho \ alfa \ mathbf {E} = \ varepsilon _ {0} \ chi \ mathbf {E} ,}$

gdzie $stężeniem$ , jest przenikalnością $próżniową$ i podatnością elektryczną $_$ _

W nieliniowym ośrodku optycznym gęstość polaryzacji jest zapisywana jako rozwinięcie szeregowe potęg przyłożonego pola elektrycznego, a współczynniki nazywane są nieliniową podatnością.

${\ Displaystyle \ mathbf {P} (t) =\varepsilon _{0}\left(\chi ^{(1)}\mathbf {E} (t)+\chi ^{(2)}\mathbf {E} ^{2}(t)+\chi ^{(3)}\mathbf {E} ^{3}(t)+\ldots \right),}$

gdzie współczynniki χ ^{( n )} są podatnościami n -tego rzędu ośrodka, a występowanie takiego członu określa się ogólnie jako nieliniowość n -tego rzędu. W ośrodkach izotropowych $n$ zero dla parzystego i skalarem dla nieparzystego Ogólnie rzecz biorąc, χ ^{( n )} jest tensorem ( n + 1)-tego rzędu . To samo rozwinięcie jest naturalne dla nieliniowego momentu dipolowego cząsteczki

${\ Displaystyle \ mathbf {p} (t) = \ alfa ^{(1)}\mathbf {E} (t)+\alpha ^{(2)}\mathbf {E} ^{2}(t)+\alpha ^{(3)}\mathbf {E} ^ {3}(t)+\ldkropki ,}$

tj. podatność n -tego rzędu dla zespołu cząsteczek jest po prostu związana z hiperpolaryzowalnością n -tego rzędu dla pojedynczej cząsteczki przez

${\ Displaystyle \ alfa ^ {(n)} = {\ Frac {\ varepsilon _ {0}} {\ rho}} \ chi ^ {(n)}.}$

Przy $jest$ równa $liniowej$ . Często $)}}$ 2 otrzymuje symbol $Displaystyle$$\ alfa ^ {(3)}}$ otrzymuje symbol ${\ Displaystyle \ gamma}$ . Należy $zachować ostrożność$${\ Displaystyle \ mathbf {p} = \ varepsilon _ {0} \ suma _ {n} \ alfa ^ {(n)} \ mathbf {E} ^ {n}} i$$usuwają$ czynnik z , tak że stąd ${\ Displaystyle \ alfa ^ {(n)} = \ chi ^ {(n)}/\ rho}$ , co jest wygodne, ponieważ wtedy (hiper-) polaryzowalność można dokładnie nazwać (nieliniową) podatnością na cząsteczkę, ale jednocześnie niewygodne z powodu niespójności ze zwykłą powyższą definicją polaryzowalności liniowej.

Zobacz też

• Wewnętrzna hiperpolaryzowalność

Linki zewnętrzne

• Witryna internetowa dotycząca optyki nieliniowej