Ефект екстраординарного оптичного проходження

Міжнародна група вчених, зібрана під тепле крильце Лейденського університету (Нідерланди), поставила серію експериментів, покликаних пролити нове світло на оптичний феномен, який відомий як ефект екстраординарного оптичного проходження (ЕОП).

ЕОП можна спостерігати, посвітивши на металеву фольгу з высверленными отворами діаметром менше довжини хвилі падаючого світла. Незважаючи на те що в цьому випадку отвори будуть, очевидно, занадто малі для того, щоб дозволити світлу пройти крізь металеву фольгу, саме це все-таки відбувається. Феномен завжди пояснюється особливостями поведінки поверхневих плазмонів, що представляють собою узгоджені коливання електронів, які відбуваються під дією падаючого на них світла (і не без підстави, оскільки ефект ЕОП характерний лише для металевої фольги, але не спостерігається в полімерних плівках). Світло викликає виникнення узгодженого руху потоку електронів на поверхні металу. При появі на шляху потоку дірки плазмоны пірнають в неї, викликаючи світіння із зворотного боку фольги, яке сприймається спостерігачем як вихідний світло.

Зразки перфорованої фольги, використані в дослідженні (ілюстрація Nature).

Теорія проста і розумна, але, на жаль, як показали подальші дослідження, неповна. Одні тільки плазмоны ніяк не могли пояснити спостережуваний феномен. Наприклад, просвердлювання меншої кількості дірок, але більшого розміру (аж до єдиної дірки, об’єм якої дорівнює сумі об’ємів усіх інших) призводило до зменшення світності на звороті фольги, в той час як виготовлення більш тонкій перфорованій фольги не тягло за собою очікуваного збільшення світності. (Пізніше було показано, що більш тонкий метал не дозволяє проходити більшій кількості світла; замість цього спостерігається пряме збудження поверхневих електронів на звороті фольги проходять крізь неї фотонами, а це вже не ЕОП.)

Все це в кінцевому підсумку призвело фізиків до ідеї про те, що, крім плазмонів, вплив на величину ЕОП надають також квазицилиндрические хвилі, які відображають зміну характеру поведінки електронів в області дірок. Єдине, що було не зовсім ясно, — відсоток вкладу кожного з двох типів коливань в загальний ЕОП-ефект.

Щоб це з’ясувати, вчені просвердлили отвори в декількох ідентичних металевих пластинках. По горизонталі відстані між ними трохи варіювалися, в той час як по вертикалі зберігалися незмінними. Всі платівки опромінювалися світлом однієї довжини хвилі, при цьому реєструвалося кількість світла, що проходить крізь отвори на різних платівках, і отримані дані порівнювалися. У результаті вчені змогли виміряти величину впливу кожної з двох форм коливань на кількість світла, що випромінюється з протилежного боку пластинки.

Детальніше про результати дослідження можна дізнатися зі статті, опублікованої в журналі Nature.

Підготовлено за матеріалами Phys.Org.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *