复旦大学：《电动力学》课程电子讲义（PDF演示版）第五章 电磁波的传播 05-05 表面等离激元

经典电动力学导论 Let there be light 第五章:电磁波的传播§5.5 855表面等离激元 一、稀薄等离子体中的电磁波 等离子体( plasma):物质的第四态,由大量正负离子(或正离子和电子)组成的气体,总体电中性 在自然界,太阳紫外线使高空大气层电离形成电离层,呈等离子状态 金属中的准自由电子气、半导体、电解质溶液具有等离子体性质 对由电子和离子组成的稀薄等离子体,采用自由电子模型(此模型也近似适用于金属)。 采用以下近似: 这些近似对金属中的准自由电子也成立 (1)离子不动,只有电子在运动,因为离子重,电子轻,粒子速度远小于电子速度 (2)忽略阻尼和电子间碰撞(电子自由程很长),认为电子自由 (3)对冷等离子体,电子运动速度u≤c→fm~eB~eE/c~(v/c)eE<fe=eE, 复旦大学物理系 林志方徐建军1

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经典电动力学导论 Let there be light 第五章:电磁波的传播§5.5 855表面等离激元 一、稀薄等离子体中的电磁波 等离子体( plasma):物质的第四态,由大量正负离子(或正离子和电子)组成的气体,总体电中性 在自然界,太阳紫外线使高空大气层电离形成电离层,呈等离子状态 金属中的准自由电子气、半导体、电解质溶液具有等离子体性质 对由电子和离子组成的稀薄等离子体,采用自由电子模型(此模型也近似适用于金属)。 采用以下近似: 这些近似对金属中的准自由电子也成立 (1)离子不动,只有电子在运动,因为离子重,电子轻,粒子速度远小于电子速度 (2)忽略阻尼和电子间碰撞(电子自由程很长),认为电子自由 (3)对冷等离子体,电子运动速度u≤c→fm~eB~eE/c~(v/c)eE<fe=eE, 电磁波的磁场对电子作用力可忽略,只考虑电磁波的电场对电子作用力。 复旦大学物理系 林志方徐建军1

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经典电动力学导论 Let there be light 第五章:电磁波的传播§5.5 855表面等离激元 一、稀薄等离子体中的电磁波 等离子体( plasma):物质的第四态,由大量正负离子(或正离子和电子)组成的气体,总体电中性 在自然界,太阳紫外线使高空大气层电离形成电离层,呈等离子状态 金属中的准自由电子气、半导体、电解质溶液具有等离子体性质 对由电子和离子组成的稀薄等离子体,采用自由电子模型(此模型也近似适用于金属)。 采用以下近似: 这些近似对金属中的准自由电子也成立 (1)离子不动,只有电子在运动,因为离子重,电子轻,粒子速度远小于电子速度 (2)忽略阻尼和电子间碰撞(电子自由程很长),认为电子自由 (3)对冷等离子体,电子运动速度u≤c→fm~eB~eE/c~(v/c)eE<fe=eE, 电磁波的磁场对电子作用力可忽略,只考虑电磁波的电场对电子作用力。 电子运动方程 复旦大学物理系 林志方徐建军1

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经典电动力学导论 Let there be light 第五章:电磁波的传播§5.5 855表面等离激元 一、稀薄等离子体中的电磁波 等离子体( plasma):物质的第四态,由大量正负离子(或正离子和电子)组成的气体,总体电中性 在自然界,太阳紫外线使高空大气层电离形成电离层,呈等离子状态 金属中的准自由电子气、半导体、电解质溶液具有等离子体性质 对由电子和离子组成的稀薄等离子体,采用自由电子模型(此模型也近似适用于金属)。 采用以下近似: 这些近似对金属中的准自由电子也成立 (1)离子不动,只有电子在运动,因为离子重,电子轻,粒子速度远小于电子速度 (2)忽略阻尼和电子间碰撞(电子自由程很长),认为电子自由 (3)对冷等离子体,电子运动速度u≤c→fm~eB~eE/c~(v/c)eE<fe=eE, 电磁波的磁场对电子作用力可忽略,只考虑电磁波的电场对电子作用力。 电子运动方程:mF=-eE, 复旦大学物理系 林志方徐建军1

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经典电动力学导论 Let there be light 第五章:电磁波的传播§5.5 855表面等离激元 一、稀薄等离子体中的电磁波 等离子体( plasma):物质的第四态,由大量正负离子(或正离子和电子)组成的气体,总体电中性 在自然界,太阳紫外线使高空大气层电离形成电离层,呈等离子状态 金属中的准自由电子气、半导体、电解质溶液具有等离子体性质 对由电子和离子组成的稀薄等离子体,采用自由电子模型(此模型也近似适用于金属)。 采用以下近似: 这些近似对金属中的准自由电子也成立 (1)离子不动,只有电子在运动,因为离子重,电子轻,粒子速度远小于电子速度 (2)忽略阻尼和电子间碰撞(电子自由程很长),认为电子自由 (3)对冷等离子体,电子运动速度u≤c→fm~eB~eE/c~(v/c)eE<fe=eE, 电磁波的磁场对电子作用力可忽略,只考虑电磁波的电场对电子作用力。 电子运动方程:m=-e,设入射波为单色平面波:E= sheik-t 复旦大学物理系 林志方徐建军1

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