Анизотропные среды. Тензор диэлектрической проницаемости вещества.

В случае анизотропной среды показатель преломления, а значит, и скорость световой волны зависят от выбранных в кристалле направлений. В отличие от изотропных диэлектриков, характеризующихся одним значением e, в кристаллах диэлектрическая проницаемость становится тензором второго ранга:

компоненты которого определяют связь проекций векторов D и E:

Причиной этого является несовпадение по направлению вектора поляризуемости среды Р с вектором Е и, как следствие, неколлинеарность векторов D и Е. Кристалл не может откликаться на внешнее воздействие так же, как изотропная среда: в одних направлениях диполи поляризуются легче, в других – труднее.

Значения компонент тензора зависят от выбора системы координат. Можно показать, что соответствующим поворотом осей тензор может быть приведен к диагональному виду:

Оси координат, в которых тензор диэлектрической проницаемости диагонален, называются главными осями кристалла. Диагональные значения e_x, e_y и e_z в этом случае называют главными значениями диэлектрической проницаемости, величины , , – главными показателями преломления, а скорости и т. д. – главными скоростями. Подчеркнем, что V_x, V_y, V_z не являются проекциями какого-либо вектора, а характеризуют анизотропию оптических свойств кристалла. Главная скорость – это скорость волны, поляризованной вдоль соответствующей главной оси. В дальнейшем будем всегда предполагать, что оси координат совпадают с главными осями, и соотношения принимают вид

Если все три главных значения одинаковы: e_x = e_y = e_z, то кристалл с оптической точки зрения эквивалентен изотропному телу. Это свойственно кристаллам с кубической симметрией решетки.

Основные понятия фотометрии. Понятие светового и энергетического потока

Фотометрия — раздел оптики, охватывающий вопросы измерения энергии света при его излучении, распространении, поглощении и рассеянии.

Используются 2 типа величин: энергетические, характеризующие энергетические параметры, т. е. независящие от частоты действия, и световые, характеризующие физиологическое действие света, которое оценивается на глаз человека и другие селективные приемники связи.

Кандела (кд) – это сила света, излучаемого перпендикулярно поверхности черного излучателя при температуре затвердевания платины, находящейся под давлением 101325 Па. 

Световой поток (люмены) – произведение силы света dI источника на телесный угол d , в котором испущен свет

Спектральная плотность светового потока

Яркость поверхности в точке элемента поверхности  – отношение силы света dI с этого элемента поверхности к площади :

Светимость – световой поток с элемента поверхности по всем направлениям, отнесенная к площади элемента:

Освещенность – отношение светового потока, падающего на элемент поверхности, к площади элемента :

Световой поток — физическая величина, характеризующая количество «световой» мощности в соответствующем потоке излучения, где под световой мощностью понимается световая энергия, переносимая излучением через некоторую поверхность за единицу времени. Также это количество энергии, проходящее через данную площадку в единицу времени. Единица измерения светового потока — люмен (лм).
, где  относительная спектральная световая эффективность монохроматического излучения, имеющая смысл нормированной в максимуме на единицу чувствительности среднего человеческого глаза при дневном зрении, а  — коэффициент, величина которого определяется используемой системой единиц,  поток излучения.

Поток излучения(энергетический поток) — физическая величина, одна из энергетических фотометрических величин. Характеризует мощность, переносимую оптическим излучением через какую- либо поверхность. Он равен отношению энергии, переносимой излучением через поверхность ко времени переноса , где  — энергия излучения, переносимая через поверхность за время dt.