光与单分子的相互作用，偏振，分子尺度

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http://www.360doc.com/content/21/0318/10/74267042_967569783.shtml

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https://zhuanlan.zhihu.com/p/590421378光与物质相互作用

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不同维度的材料的偏振https://www.laserfair.com/news/201711/14/65979.html
要点：对于一维材料，只要尺度小于波长，原理上都有偏振相应。
当纳米线的直径进一步减小时，其偏振各向异性归因于量子限域效应引起的价带混合

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InGaAs探测器的工作原理简单的说就是一个光（电）导体，其中红外灵敏材料是量子阱结构，吸收光子后产生的电子跃迁发生在量子阱内的字能带之间，此能带间隔的能量差是对应于红外光子波段。

这类器件作为探测器必须外加电场，在外加电场的作用下，它像一个光电导器件。

光照将载流子从阱内基态激发跃迁到第一激发态或连续态，光生载流子被电场扫出量子阱，对于n型InGaAs量子阱，吸收是偏振敏感的，只有入射光的分量具有垂直于量子阱平面的电场矢量，这是光才被吸收，进而起到探测器的作用！

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光与物质相互作用包含如下三种形式：

1、吸收：光强随着光在（生物）样品中的传播距离的增加而不断减小

光致发光：荧光、磷光（光的光学效应）
光致发热（光的热学效应）
光镊（光的力学效应）
光声效应：光致热导致膨胀发出超声波（光的声学效应）
光电效应（光的电学效应）
光化学效应：光刻、光诱导、光致活性氧（光的化学效应）
2、散射：由于折射率的不均匀造成的光子传播方向的改变

弹性散射：反射、折射、瑞利散射、米散射
非弹性：拉曼散射、布里渊散射、多普勒频移
3、非线性：二阶、三阶非线性效应、四波混频等
https://zhuanlan.zhihu.com/p/118571204

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密度泛函理论（Density Functional Theory，DFT）是一种量子力学方法，用于研究原子、分子和固体材料的电子结构和性质。它基于电子密度的概念，通过求解电子的密度分布来描述系统的能量和物理性质。

偏振光与物质的相互作用可以通过密度泛函理论来解释。偏振光是具有特定偏振状态的光，其电场矢量在空间中沿着特定方向振动。当偏振光与物质相互作用时，光的电场会激发物质中的电子，导致电子的重新排列和电荷的重新分布。

在密度泛函理论中，通过求解电子的密度分布，可以获得系统的电荷密度和电势分布。这些信息可以用来计算物质对偏振光的响应。具体地说，可以利用电荷密度的变化来计算物质的极化率、吸收光谱和光学旋光等物理性质。

通过密度泛函理论，可以计算出偏振光与物质之间的相互作用强度、能量和方向。这对于研究光学材料、非线性光学和光电器件等领域非常重要。同时，密度泛函理论也可以用于设计新的材料，通过调控电子结构来实现特定的光学性质和功能。

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根据分子的电子能级结构确定吸收光谱的偏振方向需要考虑分子的对称性和电子跃迁的选择规则。

1.首先，观察分子的对称性。分子具有对称性时，只有与分子对称性相符的偏振方向的光才能被吸收。例如，若分子具有C2h对称性，只有与C2h对称元素相符的偏振方向的光才能被吸收。
当入射光的偏振方向与分子的对称轴或对称面相符时，电场矢量的振动方向与分子的电子云的运动方向相匹配，能够有效地与分子的电子发生相互作用。这种相互作用促使分子吸收入射光的能量。
然而，当入射光的偏振方向与分子的对称性不匹配时，电场矢量的振动方向与分子的电子云的运动方向不一致，因此分子的电子无法有效地与光进行相互作用，导致光被分子反射或透射，而不被吸收。
因此，只有与分子对称性相符的偏振方向的光才能被分子吸收。这是由于光与分子之间的相互作用与它们的电子结构和分子的对称性密切相关。

2.其次，根据电子跃迁的选择规则确定吸收光谱的偏振方向。选择规则是指在电子跃迁过程中，电子能级之间的差异必须满足一定的条件。对于电子跃迁的选择规则，一般有以下几个主要因素需要考虑：

2.1. 偶极矩改变：电子跃迁引起偶极矩的变化，只有与偶极矩方向相垂直的偏振方向的光才能被吸收。
2.2. 角动量改变：电子跃迁引起角动量的变化，只有与角动量变化方向相垂直的偏振方向的光才能被吸收。
2.3. 自旋改变：电子跃迁引起自旋的变化，只有与自旋变化方向相垂直的偏振方向的光才能被吸收。
综上所述，要根据分子的电子能级结构确定吸收光谱的偏振方向，需要考虑分子的对称性以及电子跃迁的选择规则。通过分析分子的对称性和电子跃迁的选择规则，可以确定吸收光谱的偏振方向。