Читать онлайн «Основы физики металлических наноструктур. Курс лекций»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Т. А. Вартанян ОСНОВЫ ФИЗИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОСТРУКТУР Учебное пособие Санкт-Петербург 2013 Т. А. Вартанян. «Основы физики металлических наноструктур». Учебное пособие, курс лекций. – СПб: НИУ ИТМО, 2013. – 133 с. Рис. 50. Библ. 18. Курс лекций является учебно-методическим пособием по физике металлических нанострукур. Основное внимание в курсе уделено оптическим и электрическим свойствам металлов и их изменению при переходе от объемных к наноструктурированным образцам. Особенностью курса является то, что его могут освоить студенты, у которых не было углубленного курса электродинамики сплошных сред. Необходимые понятия вводятся непосредственно по ходу изложения материала. Исходя из элементарных представлений о проводимости на постоянном и переменном токе, выводится диэлектрическая проницаемость в модели Друде-Лоренца. Даются необходимые сведения об уравнениях Максвелла и их решениях, отвечающих распространению электромагнитных волн в среде. Представления о коллективных электронных возбуждениях формируются на основе наглядных моделей объемных, поверхностных и локализованных в наночастицах плазмонов. Подробно рассмотрена зависимость оптических свойств металлических наночастиц от их формы. Вводятся основные понятия теории рассеяния и на их основе рассматриваются проявления плазмонных резонансов в оптических явлениях. Даются примеры оптических свойств реальных металлов. Описаны основные механизмы уширения плазмонных резонансов. Рекомендовано в качестве учебного пособия для студентов и магистров высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 200700 – «Фотоника и оптоинформатика». Рекомендовано к печати Ученым советом факультета фотоники и оптоинформатики НИУ ИТМО, протокол №6 от 01. 07. 2013.  Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, 2013  Т. А. Вартанян, 2013 2  ОГЛАВЛЕНИЕ Введение 6 Глава 1. Оптические и электрические свойства металлов 1. 1. Наличие свободных электронов определяет основные свойства металлов ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 9 1. 2. Связь поверхностной плотности заряда с напряженностью электрического поля ……………………………………………… 9 1. 3. Плазменная частота – важнейшая характеристика оптических свойств металла ... …………………………………………………. 10 1. 4. Время затухания и скорость релаксации ………………………... 12 1. 5.