Поляритон

Полярито́н (англ. polariton) — составная квазичастица, возникающая при взаимодействии фотонов (электромагнитных волн) с элементарными возбуждениями среды — оптическими фононами, экситонами, плазмонами, магнонами и так далее (которые называются соответственно фононными поляритонами, экситонными поляритонами (светоэкситонами), плазмон-поляритонами, магнонными поляритонами и так далее).Взаимодействие электромагнитных волн с возбуждениями среды, приводящее к их связи, становится особенно сильным, когда одновременно их частоты ${\displaystyle \omega }$ и волновые векторы ${\displaystyle k}$ совпадают (резонанс). В этой области образуются связанные волны, то есть поляритоны, которые обладают характерным законом дисперсии ${\displaystyle \omega (k)}$. Их энергия состоит частично из электромагнитной и частично из энергии собственных возбуждений среды.

Для описания фононных поляритонов необходимо решить уравнения колебаний кристаллической решётки совместно с уравнениями Максвелла. В простейшем случае кубического кристалла с изолированными фононным резонансом на частоте ${\displaystyle \omega _{0}}$ решение даёт следующее соотношение для дисперсии фононных поляритонов (без учёта затухания):

${\displaystyle {\left({\frac {kc}{\omega }}\right)}^{2}=\varepsilon (\omega )={\frac {\omega _{L}^{2}-\omega ^{2}}{\omega _{0}^{2}-\omega ^{2}}}\varepsilon _{\infty }}$,

где ${\displaystyle \varepsilon }$ — диэлектрическая проницаемость среды, ${\displaystyle \varepsilon _{\infty }}$ — высокочастотная (по отношению к ${\displaystyle \omega _{0}}$) диэлектрическая проницаемость, ${\displaystyle \omega _{0}}$, ${\displaystyle \omega _{L}}$ — частоты поперечного и продольного длинноволновых оптических фононов.