Плазмон

Плазмо́н — квазічастинка у твердому тілі, якою описуються узгоджене розповсюдження поздовжньої електромагнітної хвилі та колективних коливань електронного газу^[1].

Свою назву плазмон отримав від схожих коливань, які спостерігаються в плазмі газових розрядів. Взагалі, газ вільних електронів у металах часто називають холодною плазмою.

Плазмова частота

Поздовжні електромагнітні хвилі з огляду на третє рівняння Максвела можуть розповсюджуватися в середовищі лише при виконанні умови

${\displaystyle \varepsilon (\omega )=0}$,

де ${\displaystyle \omega }$ частота електромагнітної хвилі, а ${\displaystyle \varepsilon (\omega )}$ - діелектрична проникність середовища. Саме цією умовою визначається частота плазмонів у металах.

У моделі Друде, згідно з якою провідник описується газом вільних електронів, що не взаємодіють між собою, а позитивний заряд іонних остовів вважається рівномірно розподіленим, плазмони існують на частоті

${\displaystyle \omega _{p}={\sqrt {\frac {4\pi e^{2}N}{m}}},}$,

де ${\displaystyle e}$ — заряд вільного електрона, ${\displaystyle m}$ — маса електрона, ${\displaystyle N}$ — густина вільних електронів у газі. Ця частота називається плазмовою частотою.

Плазмова частота визначає верхню частоту, вище якої електромагнітні хвилі починають проникати в метал і метал стає прозорим. Для більшості металів ця частота лежить в ультрафіолетовій області.

Див. також

• Поверхневий плазмон
• Локалізований плазмон
• Плазмові осциляції
• Плазмоніка