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来自 Wolfgang Kettler 的 AMO 课中提到

Model

原子由一个固定不动正电荷, 和一个质量为 m , 带电为 q 的负电荷组成, 二者由一个劲度系数 C 的弹簧连接. 原子处于外加驱动电场 E(t)=eiωt 中, 运动时受到与速度成正比的阻尼 mγx˙, 可列出牛顿第二定律的运动方程

qE(t)Cx(t)mγx˙(t)=mx¨(t)

ω0=Cm

上式解得

x(t)=qE(t)m1ω02ω2iωγ

是一个 Lorentz shape 的形式.

Dipole moment

p=qx=q2E(t)m1ω02ω2iωγ

Polarization

n is the electrons per volume

P=np=nq2E(t)m1ω02ω2iωγ

Susceptibility

χ=Pϵ0E=nq2Eϵ0m1ω02ω2iωγ

define plasma frequency

ωp=nq2mϵ0

so

χ=ωp2ω02ω2iωγ

Permittivity

ϵr=1+χ=1+ωp2ω02ω2iωγ

Reference

  • https://physics.byu.edu/faculty/colton/docs/phy442-winter20/lecture-11-Lorentz-oscillator-model.pdf