بررسی پلاسمون های سطحی و کاربردهایشان

نوسانات جمعی الکترون ها بر روی سطح فلز را پلاسمون های سطحی نامگذاری می کنند. به دلیل جفت شدن نور با این پلاسمون های سطحی امواج الکترومغناطیس ناپایداری در فصل مشترک فلز و دی الکتریک به وجود می آید که پولاریتون های پلاسمون سطحی نامیده می شود. در این پایان نامه به بررسی خواص فیزیکی این امواج سطحی و برخی از کاربردهای آن پرداخته ایم. به دلیل جفت شدگی نور با نوسانات الکترون های آزاد روی سطح، ثابت انتشار پولاریتون های پلاسمون سطحی بزرگتر از مولفه ی موازی عدد موج نور است. به همین دلیل امکان تحریک و بر انگیختگی آن ها وجود ندارد. از این رو روش هایی که برای تحریک و برانگیختگی آن-ها لازم است را معرفی کرده ایم که به کمک این روش ها جفت شدن نور با این امواج سطحی امکانپذیر می-باشد. در ادامه پراکندگی پولاریتون های پلاسمون سطحی را توسط نقیصه های سطحی یک بعدی با اشکال هندسی مختلف مطالعه کرده ایم. به کمک معادلات پراکندگی رایلی و شرایط مرزی امپدانس سطح به یک معادله ی انتگرالی رسیده ایم که حل تحلیلی آن مشکل است. به همین دلیل از روش های عددی برای رفع این مشکل استفاده کرده ایم و رفتار پراکندگی آن ها را در برخورد با این نقیصه ها بررسی نموده ایم. در پهناهای کم رفتار برآمدگی ها و فرورفتگی های روی سطح تقریبا مانند هم است اما وقتی پهنای آن ها افزایش می یابد هرکدام رفتار متفاوتی از خود نشان می دهند. در پایان نیز نقیصه ای با ساختار کلی تر را در نظر گرفته ایم که دارای معادلات پارامتریک می باشد و با اصلاح روش های قبلی و بدون احتساب هرگونه تقریبی، معادله ی انتگرالی جدیدی را بدست آورده ایم. سپس با استفاده از حل عددی آن ضرایب عبور، بازتاب و اتلاف پراکندگی را محاسبه کرده ایم.