Критерий существования отрицательной диэлектрической проницаемости в кристаллах

Abstract

Выполнен анализ физических условий возникновения отрицательных значений диэлектрической проницаемости (ДП) внутри T–L-расщепления частот полярных колебаний в кристаллах. Установлен простой количественный критерий существования полосы отрицательной ДП в зависимости от степени демпфирования колебательных мод, представленный в трёх эквивалентных формах неравенств между фундаментальными параметрами кристалла и полярных колебаний. Продемонстрировано, что поляритонное поглощение существенно ограничивает возможности распространения волн в области отрицательной ДП и может приводить к коллапсу входящей волны.

Виконано аналіз фізичних умов виникнення від’ємних значень діелектричної проникности (ДП) всередині T–L-розщеплення частот полярних коливань у кристалах. Встановлено простий кількісний критерій існування смуги від’ємної ДП залежно від ступеня демпфування коливних мод, представлений у трьох еквівалентних формах нерівностей між фундаментальними параметрами кристалу і полярних коливань. Продемонстровано, що поляритонне поглинання істотно обмежує можливості поширення хвиль в області від’ємної ДП і може призводити до колапсу вхідної хвилі.

The analysis of the physical conditions of negative dielectric permittivity (DP) values formation within the T–L splitting of frequency vibrations for polar crystals is performed. A simple quantitative criterion for the existence of the negative DP band depending on the degree of damping of the vibrational modes is presented with three equivalent forms of inequalities between the fundamental parameters of the crystal and polar oscillations. As demonstrated, the polariton absorption significantly limits the ability of wave propagation for the negative DP range and may lead to the collapse of the incoming wave.