litceysel.ru
добавить свой файл
1


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Московский физико-технический институт

(государственный университет)


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

Ю.А. Самарский

___ декабря 2009 г.


ПРОГРАММА


по курсу: АТОМНО – МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МОДЕЛИ И ВВЕДЕНИЕ В НАНООПТИКУ

по направлению: 511600

факультет: ФНБИК

кафедра: физики и физического материаловедения

курс: 5

семестр: 10

лекции: 32 часа

самостоятельная работа: 1 час в неделю

экзамен: 10 семестр

зачет: нет

ВСЕГО ЧАСОВ: 32


Программу и задание составил:

д.ф.-м.н., доц. Лисица Валерий Степанович


Программа утверждена на заседании кафедры физики и

физического материаловедения ___ декабря 2009 года


Заведующий кафедрой В.Г. Вакс


НАНООПТИКА


Лекция 1

Введение. Предмет нанооптики. Дифракционный предел и его преодоление эванесцентными (затухающими) волнами. Общие характеристики плазменной среды: квазинейтральность, идеальность, экранировка зарядов. Типы плазменных сред: идеальность, классичность, вырожденность и др. свойства. Распространенность плазменных сред в природе и лабораторных экспериментах. Диэлектрические постоянные твердотельных сред.


Лекция 2.

Основные термодинамические параметры плазменных сред (распределение Больцмана, Максвелла, Ферми, Саха). Энергетические единицы. Заселенности возбужденных состояний атомов и молекул.Проникновение электрических полей в плазму. Масштаб экранировки. Процессы диффузии в неоднородной среде. Коэффициент диффузии и его оценки.



Лекция 3.

Кинетическое уравнение Больцмана. Функция распределения и интеграл столкновений. Метод самосогласованного поля. Кинетические уравнения Власова и их физический смысл. Вывод диэлектрической проницаемости плазмы из уравнений самосогласованного поля. Пространственная и частотная зависимости диэлектрической проницаемости плазмы Продольные и поперечные волны в плазме. Простейшие дисперсионные соотношения.


Лекция 4.

Взаимодействие атомных систем с излучением. Силы осцилляторов переходов. Формула Планка для интенсивности черного излучения. Поток излучения с поверхности. Электромагнитное поле на расстояниях, малых по сравнению с длиной волны. Основные механизмы излучения плазмы. Коэффициенты поглощения и испускания света средой. Функция источника и ее смысл. Законы отражения и преломления света. Формулы Френеля.


Лекция 5.

Плазменные модели атома. Метод Томаса-Ферми. Поляризуемость атомных систем. Поляризационное излучение. Безрадиационная передача возбуждения. Резонансные столкновительные процессы. Резонансная передача возбуждения. Оценки сечений.


Лекция 6.

Поверхностные плазмоны. Частота плазмонов на границе металл-вакуум.

Дисперсионные соотношения для поверхностных плазмонов на границе металл-диэлектрик. Возбуждение поверхностных плазмонов эванесцентными (затухающими) волнами.

Лекция 7.



Колебания Ми, частота колебаний. Механизмы (методы) возбуждения поверхностных плазмонов. Метод Кречмана возбуждения поверхностных плазмонов. Метод Отто возбуждения поверхностных плазмонов.


Лекция 8.

Явление полного внутреннего отражения и его использование в нанооптике. Усиление электромагнитного поля при прохождении через многослойные структуры. Зависимость дисперсионных соотношений для поверхностных плазмонов от геометрии (толщины) образца. Закон дисперсии для тонкой металлической пластинки между симметричными слоями диэлектрика.



Лекция 9.

Гравировка (текстурирование – создание периодической структуры) поверхности как способ возбуждения поверхностных плазмонов.

Запрещенные зоны распространения поверхностных плазмонов в периодически текстурированной среде.


Лекция 10.

Прохождение излучения через малые отверстия. Формула Бете. Транспорт излучения через наноструктуры. Общая схема экспериментов по регистрации молекулярных соединений в нанообъемах.


Лекция. 11.


Молекулярные нанодетекторы. Транспорт биологических молекул через отверстия (нанопоры) в электролите при наложении электрического поля. Применение к расшифровке индивидуальных геномов.


Лекция 12.


Плазмоника. Понятие о метаматериалах. Системы с отрицательными коэффициентами преломления. Материал Веселаго. Субволновая оптика. Применения в микроэлектронике и биологии. Заключение.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. Теория поля. М. Физматгиз. 1982

2. Heintz Raether. Surface Plasmons. Springer-Verlag. Helderberg, Tokyo, NY, 1986.

3. В.А. Астапенко, В.С. Лисица. Радиационные процессы в низкотемпературной плазме. Учебное пособие. Изд. МФТИ. 2008


ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА


4. C. Genet, T.W. Ebbesen, Light in tiny holes. Nature, 2007, v. 445, January 4.

5. W.L. Barnes, A. Dereux, Th.W. Ebbtstn, Surface plasmon subwave optics. Nature, 2003, v. 424, Fug.14

6. J.R. Sambles, G.W. Bradbery, Fuzi Yang. Optical excitation of surface plasmons: an introduction. Comtemporary Physics, v.32, N3, p.173-183.