پلاریتون پلاسمون های سطحی ( به انگلیسی: Surface Plasmon Polariton ) یا SPP تحریک های الکترومغناطیسی هستند که به الکترون های آزاد جمع شونده و نوسان کننده سطحی در فلزات تزویج می شوند تا بتوانند به طور طولی در سطح تقاطع فلز دی الکتریک انتشار یابند. البته پرتو الکترومغناطیسی تابیده شده باید دارای شرایطی باشد: از جمله طوری تابانده شود که بازتاب داخلی کامل ایجاد شود و دارای قطبش طولی ( P - Polarized ) باشد.
علت حائز اهمیت بودن پلاسمون پلاریتون های سطحی توانایی آن ها در تمرکز دادن میدان الکترومغناطیسی است که حد پراکندگی آن ها در موج های اپتیکی نانومتری کاهش می دهد و گسترش میدان های موضعی را تا چندین مرتبه بزرگی بهبود می دهد؛ و باعث می شود مدهای انتشاری پلاسمون پلاریتون های سطحی ( میدان الکتریکی عرضی ( TE ) یا میدان مغناطیسی عرضی ( TM ) ) در صفحات عمود بر جهت انتشار محصور شوند.
با فرض اینکه محیطی که امواج الکترومغناطیسی در آن منتشر می شوند از نوع غیر مغناطیسی ( ۱=μ ) و ایزوتروپیک و همگن باشد و با ثابت دی الکتریک ( ϵ ( ω بیان شود، معادله موج میدان الکتریکی خواهد بود:
با توجه به تعریف بردار موج رابطه پخش ( Dispersion Relation ) خواهد بود:
در ادامه فرض می شود در نمای سه بعدی، بردار موج در جهت y بدون تغییر باشد و جهت انتشار در صفحه x - z محصور شده باشد. با توجه به روابط برای محیط دی الکتریک بدون اتلاف ε=εd> 0 و با توجه به اینکه جهت انتشار را در جهت z گرفته شده است،
برای بررسی انتشار این امواج از دو ساختار فلز دی الکتریک - فلز و دی الکتریک - فلز دی الکتریک استفاده می - شود. در این دو نوع ساختار لایه میانی بسته به طول موج پرتو تحریک کننده پلاسمون ها، چند ده نانومتر ضخامت دارد.
زمانی که یک پرتو نوری می تواند از جمع آثار امواج صفحه ای ایجاد شود با در نظر گرفتن یک موج صفحه ای با فرکانس زاویه ای ω و در محیط یکنواخت دی الکتریک با ضریب شکست n=√εμ می توان رابطه پخش را با فرض اینکه μ=۱ به صورت زیر نوشت:
این معادله در تشابه با سطح فرمی ( سطح فرمی سطح فرضی انرژی پتانسیل یک الکترون در داخل یک جامد بلورین است ) ، سطح عدد موج ( Surface Wave Number ) نامیده می شود که یک کره سه بعدی در فضای K را تبیین می کند. زمانی که kj حقیقی باشد مقادیر بین k≤kj≤k را می پذیرد. این یعنی محدوده فرکانس k∆، برابر 2k است ( k=2nk0∆ ) . بر اساس رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ تبدیل فوریه k∆ و r∆ داریم:
این نوشته برگرفته از سایت ویکی پدیا می باشد، اگر نادرست یا توهین آمیز است، لطفا گزارش دهید: گزارش تخلفعلت حائز اهمیت بودن پلاسمون پلاریتون های سطحی توانایی آن ها در تمرکز دادن میدان الکترومغناطیسی است که حد پراکندگی آن ها در موج های اپتیکی نانومتری کاهش می دهد و گسترش میدان های موضعی را تا چندین مرتبه بزرگی بهبود می دهد؛ و باعث می شود مدهای انتشاری پلاسمون پلاریتون های سطحی ( میدان الکتریکی عرضی ( TE ) یا میدان مغناطیسی عرضی ( TM ) ) در صفحات عمود بر جهت انتشار محصور شوند.
با فرض اینکه محیطی که امواج الکترومغناطیسی در آن منتشر می شوند از نوع غیر مغناطیسی ( ۱=μ ) و ایزوتروپیک و همگن باشد و با ثابت دی الکتریک ( ϵ ( ω بیان شود، معادله موج میدان الکتریکی خواهد بود:
با توجه به تعریف بردار موج رابطه پخش ( Dispersion Relation ) خواهد بود:
در ادامه فرض می شود در نمای سه بعدی، بردار موج در جهت y بدون تغییر باشد و جهت انتشار در صفحه x - z محصور شده باشد. با توجه به روابط برای محیط دی الکتریک بدون اتلاف ε=εd> 0 و با توجه به اینکه جهت انتشار را در جهت z گرفته شده است،
برای بررسی انتشار این امواج از دو ساختار فلز دی الکتریک - فلز و دی الکتریک - فلز دی الکتریک استفاده می - شود. در این دو نوع ساختار لایه میانی بسته به طول موج پرتو تحریک کننده پلاسمون ها، چند ده نانومتر ضخامت دارد.
زمانی که یک پرتو نوری می تواند از جمع آثار امواج صفحه ای ایجاد شود با در نظر گرفتن یک موج صفحه ای با فرکانس زاویه ای ω و در محیط یکنواخت دی الکتریک با ضریب شکست n=√εμ می توان رابطه پخش را با فرض اینکه μ=۱ به صورت زیر نوشت:
این معادله در تشابه با سطح فرمی ( سطح فرمی سطح فرضی انرژی پتانسیل یک الکترون در داخل یک جامد بلورین است ) ، سطح عدد موج ( Surface Wave Number ) نامیده می شود که یک کره سه بعدی در فضای K را تبیین می کند. زمانی که kj حقیقی باشد مقادیر بین k≤kj≤k را می پذیرد. این یعنی محدوده فرکانس k∆، برابر 2k است ( k=2nk0∆ ) . بر اساس رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ تبدیل فوریه k∆ و r∆ داریم:
