Основной характеристикой оптических свойств полупроводников и структур на их основе является дисперсия комплексного показателя преломления N, как функции частоты или длины волны света [16]. В изотропном случае распространение света вдоль оси x описывается формулой

,

(4.1)

где F – световой вектор; , – вещественный показатель преломления; – показатель поглощения. Так как плотность энергии света пропорциональна квадрату модуля светового вектора, ее зависимость от координаты в поглощающей среде с учетом (4.1) определяется функцией

,

(4.2)

где

(4.3)

– коэффициент поглощения. В общем случае коэффициент поглощения представляет собой аддитивную функцию, отдельные члены которой соответствуют поглощению света различными частицами или квазичастицами, которые входят в состав данной среды.

В полупроводниках основным видом поглощения является поглощение света электронами. Дисперсия коэффициента поглощения определяется энергетическим спектром и волновыми функциями электронов и дырок в рассматриваемой области частот. Согласно квантовой механике [17] поглощение света электронами в первом приближении теории возмущений происходит в результате оптических переходов электронов из состояний с меньшей в состояния с большей энергией. Существует два вида таких переходов – прямые, при которых выполняется закон сохранения квазиимпульса, и непрямые. Вероятность последних, а следовательно, и значение коэффициента поглощения, связанного с ними, существенно меньше. Причиной этого является то, что при прямых переходах происходит взаимодействие электрона и фотона, а непрямые переходы предполагают взаимодействие их с третьей квазичастицей.