Kroó Norbert

A fény fizikája

IV. Felületi plazmonok

29. ábra

Ebben a térben a fényhullámok elektromos és mágneses tere (elektromágneses tér!) azonos nagyságú és kölcsönösen függ egymástól. De van ennek a fénynek egy másik komponense is, amely a "felülethez ragad", és amelyben a mágneses komponens gyenge az elektromoshoz képest. Ezt közeli térnek nevezzük. Erre a térre nem érvényes a diffrakciós limit, és az ilyen fényben interferencia sem lép fel. Van remény tehát arra, hogy ilyen fénnyel a hullámhossznál (sokkal) kisebb mérettartományban működő struktúrákat hozzunk létre.

Különösen ígéretes az a speciális eset, amikor a közeli teret egy fém felületén hozzuk létre. Az optika számára a fémek - kivéve a tükröket - nem voltak vonzó anyagok nagy abszorpciójuk miatt. Az ún. felületi plazmonok azonban új lehetőségeket nyitottak.

Mik is ezek a felületi plazmonok? Fény segítségével - egy kis ügyeskedéssel - a fém felületén lévő ún. vezetési elektronokat hullámszerű mozgásra kényszeríthetjük, melyben sűrűsödések és ritkulások váltják egymást (30. ábra). Ezek hullámhossza azonban rövidebb a gerjesztő fény levegőben megfigyelt hullámhosszánál. A plazmonok energiája és hullámhossza (impulzusa) közötti kapcsolatot diszperziós összefüggésnek nevezzük. A felületi plazmonok hatékony gerjesztése akkor valósul meg, ha a két hullámhossz vagy annak reciproka, az impulzus (k= ) egyezik (impulzusmegmaradási törvény). Ennek egy lehetséges módja látható a 31. és 32. ábrákon.

30. ábra

31. ábra

32. ábra