描述空间色散、折射与反射的单轴分子晶体中激子-极化激元模型

使用场论方法研究了光通过单轴材料的传播。该材料由取向经典洛伦兹振子的立方晶格建模。采用了两步粗粒化方法。在体相层面，耦合光-物质系统的激发态（即极化激元）由描述有质量矢量玻色子的普罗卡型方程刻画。在微观层面，利用多重散射将有质量极化激元的亚光速与其洛伦兹振子的极化率相关联。对于极化激元传播的每个方向，存在三种独立偏振，这与有质量矢量玻色子的整数自旋一致。通过要求在单轴分子材料与真空界面处电磁矢量势具有均匀规范，计算了反射与折射。计算了共振频率附近的反射率谱。该光谱在反射带中部呈现特征性极小值，与实验相符。预测一束入射非偏振光会折射为三条不同的光线。该模型支持表面束缚激发，并预测了光从真空入射到材料时反射光束的古斯-汉欣位移。