表面等离子体共振

概括：这道题是易泳褪同学的课后物理练习题，主要是关于表面等离子体共振，指导老师为萧老师。基于表面等离子体共振技术((Surface plasmon resonance，SPR)，又称表面等离子体子共振，表面等离激元共振，是一种物理光学现象)的表面等离子体共振仪是已经成为物理学、化学和生物学研究的重要工具。检测金属绝缘体界面传播的电子密度波动。当样品与芯片表面的生物分子识别膜相互作用时，会引起金膜表面折射率的变化，导致SPR角度的变化，通过检测SPR角的变化，获得被分析物的浓度、亲和力、动力学常数和特异性等信息。

题目：表面等离子体共振

表面等离子体,是金属与电介质交界面上相互作用形成的一种集体震荡.

表面等离子体激元,也就是说表面等离子体极化,在金属表面区域的一种自由电子和光子相互作用（集体震荡）的形成的电磁模.这个强调了与光子的互相作用.

举一反三

例1： 【表面等离子体共振和表面等离子体子耦合有什么不同啊?它们到底是啥玩意?】[物理练习题]

其实,耦合和共振的意思差别是一个先后的关系,先满足耦合,然后才能共振.在表面等离子体共振现象中,光波入射到介质和金属的表面,当耦合条件满足时（即表面等离子波的波矢和光波的波矢相同时,此时所指的波矢分量均是沿介质与金属表面的切向分量）,光波电场分量作用于金属表面自由电子,引发自由电子沿光传播方向的纵波振荡（即产生共振现象）,光波能量会有一部分转化为自由电子振动能量,因此会呈现指数衰减.光激发方式和电激发方式的原理类似.

例2： 等离子体中温度的微观定义是什么,电子温度与离子温度的区别[物理练习题]

从微观角度来看,温度实际上是物质内部微观粒子平均动能的量度.它是一个热力学参量,只有当物质处于热平衡状态时,才能用一个确定的温度了来描述.为什么?(书中说：电子温度的高低反映了等离子体中电子平均动能的大小)可以推敲出来.(其实很好理微观世界中,离子动能越大,相互撞击的后产生的"火花"越大,体现出来就是温度升高了) 电子温度与离子温度的不一样的的(书中说：电子温度的高低反映了等离子体中电子平均动能的大小)个人理应该从分析角度上着手,电子温度是描述 原子级别的物质的 温度的,更加接近于微观世界.离子温度是描述 分子级别的物质的 温度的,次于电子.总结：越接近于微观世界,描述的量级就越大.（当然这句话的参照物 是正常世界 向小的方向而言）换句换讲,就是 物质越小,描述的量级就越大.不知道您能否接受我的想法

例3： 等离子体中温度的微观定义是什么,电子温度与离子温度的区别求答案[物理练习题]

从微观角度来看,温度实际上是物质内部微观粒子平均动能的量度.它是一个热力学参量,只有当物质处于热平衡状态时,才能用一个确定的温度了来描述.为什么?(书中说：电子温度的高低反映了等离子体中电子平均动能的大小)可以推敲出来.(其实很好理微观世界中,离子动能越大,相互撞击的后产生的"火花"越大,体现出来就是温度升高了) 电子温度与离子温度的不一样的的(书中说：电子温度的高低反映了等离子体中电子平均动能的大小)个人理应该从分析角度上着手,电子温度是描述 原子级别的物质的 温度的,更加接近于微观世界.离子温度是描述 分子级别的物质的 温度的,次于电子.总结：越接近于微观世界,描述的量级就越大.（当然这句话的参照物 是正常世界 向小的方向而言）换句换讲,就是 物质越小,描述的量级就越大.不知道您能否接受我的想法

例4： 等离子体的形态?不知道等离子体都有哪些形态[物理练习题]

自然界的物质除了固、液、气三态以及一系列的过渡态之外,还有第四态、第五态、第六态、第七态等.

物质第四态 ------- 等离子态

等离子态可由气态转化而来.其转化机理是：在高温、放电或辐射的条件下,气体分子被离解成气体原子,大部分或全部原子及分子发生电离,外层电子脱离原子或分子,成为自由电子在空间运动.这时,失去一部分电子的原子或分子就成为正离子,得到电子的则成为负离子.这种由分子、原子、正负离子和电子组成的混合气体叫做等离子体.等离子体由于正、负离子所带电荷符号相反,数量相等而呈中性状态,故称为等离子态.等离子体导电与一般气体不同.

日常生活中,人们也遇到过等离子体.五光十色的霓虹灯就是氖或氩的等离子体在发光.把各种不同的惰性气体分别充入不同的灯管,通电时之所以发出各种不同颜色的光,就是在通电的条件下产生了各种不同的等离子体的缘故.例如,通电时,氩的等离子体发生蓝紫色光,氦的等离子体发出粉红色光,氖的等离子体发出红光.所以,惰性气体的等离子态在电光源中具有特殊的应用.

闪电作为一种自然现象,则是由于空气放电形成了等离子体的缘故.

在地球上,等离子态的物质并不多见,但在整个宇宙中恰好相反.由于高温或强烈的辐射,物质极易电离,宇宙空间中的许多弥漫星云以及某些恒星大气,都处于等离子态.作为恒星的太阳,其实就是一个高温的等离子火球.太阳的强烈辐射,使高空大气层呈等离子态.这一层大气由等离子体组成,称为电离层.远距离无线电通讯就是依靠电离层反射电磁波,传递信息.

等离子态的研究,对于人工控制热核反应,磁流体发电等尖端科学技术具有十分重要的意义.

相关思考练习题：

题1：什么是ag的表面等离子共振效应

点拨：首先Ag的意思是银（Argentum），为过渡金属的一种。化学符号Ag。 其次表面等离子共振（SPR）是一种光学现象。 原理 消逝波 根据法国物理学家菲涅尔所提出的光学定理：可知，当光从光密介质射入光疏介质，入射角增大到某一角度，使折射角达到90°...

题2：表面等离子体共振的原理？

点拨：表面等离子波是在平行与金属/介质界面的方向上传播，而在垂直方向上是迅速衰减的，所以也可以说在垂直方向是局域的。这种情况下与纳米粒子是一样的，纳米粒子的等离子共振其实就是局域表面等离子共振。根据Mie理论，当颗粒尺寸较小时(2R

题3：如何增强表面等离子体共振的强度

点拨：表面等离子共振（SPR）是一种物理现象，当入射光以临界角入射到两种不同折射率的介质界面（比如玻璃表面的金或银镀层）时，可引起金属自由电子的共振，由于共振致使电子吸收了光能量，从而使反射光在一定角度内大大减弱。其中，使反射光在一定角...

题4：金属表面等离子体震荡频率与什么因素有关

点拨：表面等离子体（Surface Plasmons，SPs）是指在金属表面存在的自由振动的电子与光子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波。其产生的物理原理如下：如作图所示，在两种半无限大、各向同性介质构成的界面，介质的介电常数是正的实数，金属的...

题5：请教等离子共振与局域表面等离子体共振的区别和联系

点拨：（1）金属块状体内等离子体的产生及振荡；（2）金属薄膜中表面等离子体子的产生及特性；(3)电磁波在金属薄膜中的传播；（4）电磁波与金属薄膜表面等离子体子的共振；（5）表面等离子体子共振光谱的特性及影响因素。从而,较为系统地论述了表面等...