等离体子
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等离体子可以被描述在经典图像中,如和金属中的固定正离子有关的一个自由电子密度的振荡。设想一个等离子体振荡,想像一个金属块放置在指向右方的外部电场中。电子将会向左侧移动(正离子则在右侧)直到它们消除了金属内部的电场。若电场被移除了,电子被右侧的正离子所吸引而移向右方。它们以等离子体频率来回振荡直到能量在某些阻力与阻尼中流失掉。等离体子则是这种振荡的量子化。
等离体子的角色
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等离体子在金属的光学性质中扮演了很大的角色。光的频率若是在等离子体频率之下,则会被反射,因为金属中的电子屏蔽了光的电场。光的频率若是高于等离子体频率则会透射,因为电子回应得不够快而不能屏蔽它。在大多数的金属中,等离子体频率接近紫外线的频率,反射了可见光让它们看起来很闪亮。一些金属如铜[3]和金,在可见区中有电子带间过渡,借此吸收某些能量的(某些颜色的)光,让它们拥有独特的颜色。在半导体中,价带等离子体频率通常是深紫外线的频率[4][5],这也是为什么它们那么反光。
等离体子能量通常可以自由电子模型来估计
E
p
=
ℏ
n
e
2
m
ϵ
0
=
ℏ
⋅
ω
p
,
{\displaystyle E_{p}=\hbar {\sqrt {\frac {ne^{2}}{m\epsilon _{0}}}}=\hbar \cdot \omega _{p},}
这里的
n
{\displaystyle n}
是导电子密度,
e
{\displaystyle e}
是基本电荷,
m
{\displaystyle m}
是电子质量,
ϵ
0
{\displaystyle \epsilon _{0}}
是自由空间电容率,
ℏ
{\displaystyle \hbar }
是普朗克定数,
ω
p
{\displaystyle \omega _{p}}
是等离体子频率。