ПОВЕРХНОСТНЫЕ


ПОВЕРХНОСТНЫЕ
ПОВЕРХНОСТНЫЕ

ОПТИЧЕСКИЕВОЛНЫ (поверхностные поляритоны) - поверхностные эл.-магн. волны оптич. диапазона, <распространяющиеся вдоль границы раздела двух сред и существующие одновременнов них обеих. Поля, переносимые этими волнами, локализованы вблизи поверхностии затухают по обе стороны от неё. П. о. в. являются частично продольнымиэлектромагнитными волнами ТМ-типа: магн. вектор Н, перпендикулярныйнаправлению распространения П. о. в., лежит в плоскости поверхности; электрич. <вектор имеет две составляющие: Е х - вдоль волнового вектора ks и Е z - перпендикулярно поверхности(рис. 1, в). П. о. в. описываются ур-ниями Максвелла со стандартными граничнымиусловиями. Распределение каждой из компонент ( А )электрич. и магн. <полей иа частоте wв плоской П. о. в., бегущей вдоль оси х (рис. 1, а), имеет вид

15058-95.jpg

где А 0- амплитуда,15058-96.jpgt - время. Знак (+) относитсяк среде 1 (z<0), ( - ) - к среде 2 (z15058-99.jpg

Рис. 1. Поверхностные оптические волны: а - ориентация электрического и магнитного векторов в поверхностнойоптической волне, бегущей вдоль поверхности в направлении оси х; б- распределение полей в поверхностной оптической волне в плоскости, перпендикулярнойнаправлению распространения. 1 - для компонент Е х и Н11= Н, изменяющихся при z= 0 непрерывно;2 - для компоненты Е z, испытывающей при z= 0 скачок.

При заданной амплитуде магн. вектора А0-15058-98.jpg амплитудыостальных компонент равны:
15058-100.jpg

15058-101.jpg

15058-102.jpg

где 15058-103.jpg15058-104.jpg- диэтектрич. проницаемости сред 1 и 2 на частоте 15058-105.jpgВолновой вектор ks удовлетворяет дисперсионному соотношению

15058-106.jpg

где 15058-107.jpg.- скорость света в вакууме. Коэф. затухания 15058-108.jpgи 15058-109.jpgопределяютсякак

15058-110.jpg

Из условия вещественности и положительностивеличин ks,15058-111.jpg и 15058-112.jpgследует, что П. о. в. могут существовать только на границе раздела двухсред с диэлектрич. проницаемостями разных знаков. Если в среде 115058-113.jpg15058-114.jpg

Обычно П. 0. в. возбуждают на границе ПАСс воздухом (15058-115.jpg= 1) или др. прозрачным диэлектриком. Для металлов и легиров. полупроводниковс высокой концентрацией свободных носителей неравенство (*) выполняетсяв области аномальной дисперсии диэлектрич. проницаемости, к-рая занимаетвесь ИК- и видимый (для металлов) диапазон частот и ограничена сверху частотойповерхностного плазмона 15058-116.jpg (для частот 15058-117.jpgметалл становится прозрачным и П. о. в. не возбуждаются, см. Металлооптика). Нарис. 2 показана типичная дисперсионная кривая 15058-118.jpgдля П. о. в. на металле, или поверхностных плазмон-поляритонов (параметры 15058-119.jpgи ks нормированы соответственно на плазменную частотуэлектронов 15058-123.jpgи k0).

15058-120.jpg

Рис. 2. Дисперсионная кривая поверхностныхплазмон-поляритонов (1) на плоской границе раздела между простым металломи вакуумом;15058-121.jpg- плазменная частота электронов; 2 - световая линия 15058-122.jpg

П. о. в. могут также возбуждаться на поверхностиполупроводников и диэлектриков в среднем ИК-диапазоне, в интервале междучастотами продольного и поперечного оптич. фононов, где диэлектрич. проницаемостьиспытывает аномальную дисперсию. Соответствующие П. о. в. наз. также поверхностнымифонон-поляритонамн. Существуют П. о. в. и в области экситонного поглощенияна полупроводниках.
Разработано неск. эффективных методоввозбуждения П. о. в. светом (рис. 3): призменный, решёточный и с помощьюкраевых диафрагм.

15058-124.jpg

Рис. 3. Возбуждение поверхностных оптическихволн светом: а - прнзменный метод, геометрия Отто; б - призменныйметод, геометрия Кречманна; в- решёточный метод.1 - диэлектрик(воздух); 2 - ПАС (металл); 3 - призма;4 - падающееизлучение; 5 - поверхностная оптическая волна;6 - зеркальноотражённое излучение; 7 - решётка; l - зазор размером ~15058-125.jpg;d- период решётки.

В призменном методе, существующем в двухмодификациях (геометрия Отто, рис. 3, а и геометрия Кречманна, рис.3, б), используется явление нарушенного полного внутреннего отражения при падении р -поляризованного излучения (поляризованного в плоскостипадения) со стороны оптически более плотной среды под углом 15058-126.jpg15058-127.jpg где 15058-128.jpg15058-129.jpg- диэлектрич. проницаемость материала призмы. В этом случае П. о. в. возбуждаютсяна гладкой поверхности, где непосредственно это осуществить нельзя, т. <к. волновой вектор П. о. в. больше волнового вектора света k0 на той же частоте (рис. 2). При решёточном методе (рис. 3, в )П. <о. в. возбуждаются в 15058-130.jpg1-м порядке дифракции падающего р -поляризованного излучения на решёткахс периодом 15058-131.jpgгде 15058-132.jpg- длина волны излучения,15058-133.jpg- эфф. показатель преломления границы раздела для П. о. в. В большинствеслучаев источниками падающего излучения при возбуждении П. о. в. являютсялазеры. Эффективность преобразования падающего объёмного излучения в П. <о. в. в ИК-области достигает десятых долей, а в геометрии Кречманна длявидимого света практически доходит до 1. Обратное преобразование П. о. <в. в объёмное излучение также возможно с помощью призм и решёток.
Исследование и применение П. о. в. являетсяперспективным и быстро развивающимся разделом оптики и спектроскопии твёрдоготела. Это обусловлено уникальными свойствами П. о. в., к-рые при распространениивдоль поверхности сосредоточены в ПАС в том же слое, что и объёмное излучениетой же частоты (напр., в скин-слое металла толщиной 10-6 - 10-5 см). Длина пробега П. о. в. вдоль поверхности в ИК-области спектра можетдостигать неск. см и весьма чувствительна к процессам в поглощающем слое, <к состоянию поверхности и её изменениям, наличию адсорбиров. слоев, плёнок, <шероховатости и др. Это позволяет использовать метод возбуждения П. о. <в. для исследования поверхности и границ раздела, а также для оптич. измерений, <напр. измерения поглощения металлич. зеркал на уровне 0,01 с точностьюдо 10%. Интерес к П. о. в. и др. поверхностным эл.-магн. возбуждениям связантакже с тем, что в процессе лазерных воздействий на НАС обнаружены последствияих генерации. Среди них: гигантское комбииац. рассеяние адсорбпров. молекулами;усиленная генерация второй гармоники при отражении света от металлов; образованиеповерхностных периодич. структур и рост эффективного коэф. поглощения принагреве металлов и полупроводников линейно поляризов. лазерным излучением;возбуждение ТЕ-поляритонов на границе линейной и нелинейной сред и др.

Лит.: Поверхностные поляритоны, <под ред. В. М. Аграновича, Д. Л. Миллса, М., 1985.

М. Н. Либенсон.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Смотреть что такое "ПОВЕРХНОСТНЫЕ" в других словарях:

  • Поверхностные — 4.4.5 Поверхностные дефекты отливок должны контролироваться по title= СТ ЦКБА 014 2004 Арматура трубопроводная. Отливки стальные. Общие технические условия , 4.2.18. 4.4.6. Контроль качества кромок литых деталей, подлежащих сварке по title= СТ… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ СОСТОЯНИЯ — локализованные энергетич. состояния (уровни) носителей заряда (эл нов проводимости и дырок), возникающие у границы твёрдого тела с вакуумом или др. средой. Существование П. с. в запрещённой зоне (см. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ) предсказано И. Е. Таммом (1932) …   Физическая энциклопедия

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — явления, вызываемые избытком свободной энергии в пограничном слое поверхностной энергии, повышенной активностью и ориентацией молекул поверхностного слоя, особенностями его структуры и состава. П. я. определяются также тем, что хим. и физ. вз… …   Физическая энциклопедия

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ — (ПАВ), упругие волны, распространяющиеся вдоль свободной поверхности тв. тела или вдоль границы тв. тела с др. средами и затухающие при удалении от границ. ПАВ бывают двух типов: с вертикальной поляризацией, у к рых вектор колебат. смещения ч ц… …   Физическая энциклопедия

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ — свойства, обусловленные поведением носителей заряда (электронов и дырок) вблизи границы раздела полупроводника с др. средой. На поверхности существуют поверхностные состояния носителей, плотность к рых (число состояний, приходящихся на единичный… …   Физическая энциклопедия

  • Поверхностные мышцы спины — первого слояПоверхностные мышцы спины второго слоя * * * наружный затылочный выступ; полуостистая мышца головы; ременная мышца головы; грудино ключично сосцевидная мышца; трапециевидная мышца; …   Атлас анатомии человека

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ — ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, обусловлены особыми физическими и химическими свойствами тонких слоев вещества на границе тел (сред, фаз). Важнейшее поверхностное явление адсорбция. Определяют прочность и долговечность материалов. С поверхностным явлением …   Современная энциклопедия

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВОДЫ — воды, постоянно или временно находящиеся в поверхностных водных объектах ( Водный Кодекс Российской Федерации ) EdwART. Термины и определения по охране окружающей среды, природопользованию и экологической безопасности. Словарь, 2010 …   Экологический словарь

  • ПОВЕРХНОСТНЫЕ СТОЧНЫЕ ВОДЫ — (дождевые, талые, поливомоечные) вода, поступающая в водный объект с загрязненной застроечной территории по самостоятельной сети дождевой канализации в результате выпадения атмосферных осадков, поляна и мойки территории ( Правила охраны… …   Экологический словарь

  • поверхностные изменения — Изменения на поверхности материала вследствие механической обработки или при шлифовке. Поверхностные изменения бывают механические (например, пластическая деформация, наклеп, трещины и т. д.), металлургические (например, фазовые превращения,… …   Справочник технического переводчика

Книги

Другие книги по запросу «ПОВЕРХНОСТНЫЕ» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.