等离体子 - Wikiwand
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等离体子

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等离体子(Plasmon)是等离子体震荡的量子,等离体子是从等离子体震荡量子化而产出的准粒子,正如光子声子分别是光和机械震动的量子化一样(尽管光子是基本粒子而不是准粒子)。因此,等离体子是自由电子气密度的集体震荡。例如,在光学频率上,等离体子可以和光子偶合来创造另一种叫作等离体子-电磁极化子的准粒子。

由于等离体子是经典等离子体震荡的量子化,它们的大多数性质可以直接从麦克斯韦方程中导出。

解释

等离体子可以被描述在经典图像中,如和金属中的固定正离子有关的一个自由电子密度的震荡。设想一个等离子体震荡,想像一个金属块放置在指向右方的外部电场中。电子将会向左侧移动(正离子则在右侧)直到它们消除了金属内部的电场。若电场被移除了,电子被右侧的正离子所吸引而移向右方。它们以等离子体频率来回震荡直到能量在某些阻力与阻尼中流失掉。等离体子则是这种震荡的量子化。

等离体子的角色

等离体子在金属的光学性质中扮演了很大的角色。光的频率若是在等离子体频率之下,则会被反射,因为金属中的电子屏蔽了光的电场。光的频率若是高于等离子体频率则会透射,因为电子回应得不够快而不能屏蔽它。在大多数的金属中,等离子体频率接近紫外线的频率,反射了可见光让它们看起来很闪亮。一些金属如[1],在可见区中有电子带间过渡,借此吸收某些能量的(某些颜色的)光,让它们拥有独特的颜色。在半导体中,价带等离子体频率通常是深紫外线的频率[2][3],这也是为什么它们那么反光。

等离体子能量通常可以自由电子模型来估计

这里的是导电子密度,是基本电荷,是电子质量, 是自由空间电容率,是普朗克定数,是等离体子频率。

表面等离体子

参考

  1. ^ Burdick, Glenn. Energy Band Structure of Copper. Physical Review. 1963, 129: 138. Bibcode:1963PhRv..129..138B. doi:10.1103/PhysRev.129.138. 
  2. ^ Kittel, C. Introduction to Solid State Physics 8th. John Wiley & Sons. 2005: 403, table 2. 
  3. ^ Böer, K. W. Survey of Semiconductor Physics 1 2nd. John Wiley & Sons. 2002: 525. 
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等离体子
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