TD 4:Drude模型,电导率,电流,复介电常数,折射率和消光系数

电场环境,半-自由电子,没有相互作用,电子平均$\tau$秒碰撞一次

  • Drude运动方程,受力被视为阻力
  • $\vec x$满足 $\vec x = \vec x_0e^{i\omega t}$,得到:
  • 注意这里题目要求实际上质量要写作$m$

  • 电流:
  • 电导率:
  • 若电导率:
  • 则平均碰撞时间:

  • 得到介质介电常数:
  • 设:$\omega_p^2 = \frac{Ne^2}{m\varepsilon_0}$,得到:

$0<\omega<1/\tau:$

  • 考虑折射率和复介电常数关系:$N’ =n^2-\kappa^2,\ \ N’’ = 2n\kappa$
  • 得到:$n^2 = \kappa^2,n = \kappa = \frac{N’’}2 = \omega_p\sqrt{\frac{\tau}{2\omega}}$
  • 穿透深度:$\delta = \frac{c}{\omega \kappa}$ = $\frac c{\omega\omega_p} \sqrt{\frac {2\omega}\tau}$

$1/\tau < \omega <\omega_p$:

  • 考虑折射率和复介电常数关系:参考第四章相应内容
  • $n ^2 = \frac{N’+|N’|}{2} = 0$,$k^2 = \frac{|N’|-N’}{2} = \omega_p^2/\omega^2$
  • 穿透深度:$\delta = \frac{c\omega}{\omega_p^2}$

$\omega_p<\omega:$