Дослідження механізмів поглинання електромагнітного випромінювання видимого та інфрачервоного діапазонів в матричних дисперсних системах. Виявлення основних умов переходу метал-діелектрик в наближенні Бругеманна і диференційного ефективного середовища.
Аннотация к работе
В останній час в електродинаміці гетерогенних систем особливої уваги набули проблеми, повязані із процесами взаємодії (поглинання та розсіювання) електромагнітного випромінювання (ЕМВ) з матричними дисперсними системами (МДС), які складаються із неперервної діелектричної матриці в якій випадковим чином розподілені макроскопічні частинки (включення) різної форми і природи. Ще з праць Дж.К.Максвелла теоретичне вивчення процесів поглинання та розсіювання ЕМВ в МДС зводилося в основному до використання моделі ефективного середовища в електростатичному наближенні (довжина хвилі ЕМВ в матриці та у включеннях вважалась набагато більшою характерних розмірів включень). Суть цього наближення зводиться до заміни неоднорідної МДС із розподіленими в ній значеннями діелектричної проникності матриці та включень на неперервне середовище з ефективною діелектричною проникністю , яку потрібно знайти, виходячи із структури та складу системи. Це наближення не враховує ряд важливих особливостей структури МДС: пряму взаємодію між включеннями, розподіл частинок по розмірам в МДС, а також особливості розміщення частинок у матриці МДС. Базуючись на цій теорії систематично досліджено характер спектрів поглинання електромагнітного випромінювання в МДС з металевими включеннями при врахуванні: парної мультипольної взаємодії між включеннями, розподілу включень по розмірах на прикладі задачі частинок двох сортів із різними радіусами, впливу різних форм парних двохчастинкових функцій розподілу включень в матриці системи.Для розрахунку ефективної діелектричної проникності методом групового розкладу була отримана формула: (1) де ; - відносні концентрації частинок сортів а і b , відповідно; - парна функція розподілу частинок в системі. Параметри та визначають поздовжну та поперечну відносно зовнішнього електростатичного поля частини тензору поляризації , які можна представити у вигляді: . В загальному вигляді задачі N частинок в наближенні диполь-дипольної взаємодії між ними, коефіцієнти і знаходяться із співвідношень: ; (2) де - відстань між центрами двох частинок сортів a і b; а і - поляризуємості частинок сортів a і b відповідно; ; . Відмітимо, що запропонований теоретичний метод дозволяє врахувати внески в вищих членів групового розкладу (трьохчастинкові, чотирьохчастинкові і т.д.), але при цьому потрібно знати відповідні функції розподілу частинок в матриці. Як слідує із розділу 2, у частковому випадку задачі сферичних частинок однакового радіусу загальна формула (1) для розрахунку ефективної діелектричної проникності набуває вигляду: (5) де компоненти тензору мають вигляд: ; .