電漿子
















凝聚态物理学

QuantumPhaseTransition(zh-cn).png

二级量子相变的相图


相 · 相变 · 量子临界点（英语：Quantum critical point）
















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電漿子（Plasmon）是電漿震盪的量子，電漿子是從電漿震盪量子化而產出的準粒子，正如光子和聲子分別是光和機械震動的量子化一樣（儘管光子是基本粒子而不是準粒子）。因此，電漿子是自由電子氣密度的集體震盪。例如，在光學頻率上，電漿子可以和光子偶合來創造另一種叫作電漿子-電磁極化子的準粒子。


由於電漿子是古典電漿震盪的量子化，它們的大多數性質可以直接從馬克士威方程式中導出。




目录





  • 1 解釋

    • 1.1 電漿子的角色



  • 2 表面電漿子


  • 3 參考




解釋


電漿子可以被描述在古典圖像中，如和金屬中的固定正離子有關的一個自由電子密度的震盪。設想一個電漿震盪，想像一個金屬塊放置在指向右方的外部電場中。電子將會向左側移動（正離子則在右側）直到它們消除了金屬內部的電場。若電場被移除了，電子被右側的正離子所吸引而移向右方。它們以電漿頻率來回震盪直到能量在某些阻力與阻尼中流失掉。電漿子則是這種震盪的量子化。



電漿子的角色


電漿子在金屬的光學性質中扮演了很大的角色。光的頻率若是在電漿頻率之下，則會被反射，因為金屬中的電子屏蔽了光的電場。光的頻率若是高於電漿頻率則會透射，因為電子回應得不夠快而不能屏蔽它。在大多數的金屬中，電漿頻率接近紫外線的頻率，反射了可見光讓它們看起來很閃亮。一些金屬如銅[1]和金，在可見區中有電子帶間過渡，藉此吸收某些能量的（某些顏色的）光，讓它們擁有獨特的顏色。在半導體中，價帶電漿頻率通常是深紫外線的頻率[2][3]，這也是為什麼它們那麼反光。


電漿子能量通常可以自由電子模型來估計


Ep=ℏne2mϵ0=ℏ⋅ωp,displaystyle E_p=hbar sqrt frac ne^2mepsilon _0=hbar cdot omega _p,<br/>E_p = "/>

這裡的ndisplaystyle nn是導電子密度，edisplaystyle ee是基本電荷，mdisplaystyle mm是電子質量， ϵ0displaystyle epsilon _0epsilon _0是自由空間電容率，ℏdisplaystyle hbar hbar 是普朗克定數，ωpdisplaystyle omega _pomega_p是電漿子頻率。



表面電漿子


主条目：表面電漿子


參考




  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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