Современная электроника №7/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 40 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 дольный импульс, превышающий тот, который может обеспечить фотон в воздухе. При фиксированной частоте волновое число (а значит, и импульс) поверхностных плазменных колеба- ний больше волнового числа фотона в воздухе. Поэтому прямое возбужде- ние поверхностного плазмона обыч- ным светом невозможно ни в одном из спектральных диапазонов. Гово- ря простыми словами, фотону, кото- рый летит по идеальной прямой тра- ектории и несёт слишком маленький продольный импульс вдоль поверх- ности, не хватало «сил», чтобы «разо- гнать» сильно прижатую к границе раздела сред волну поверхностных плазменных колебаний. Это и явля- лось основной причиной так назы- ваемого «импульсного несоответствия (MomentumMismatch/Phase Matching)». Основная техническая трудность заключалась в том, что частоту ω можно было варьировать в широком диапазоне, используя весь спектраль- ный диапазон падающего луча. Одна- ко при этом нужно было как-то уве- личить продольный импульс (рис. 4). В марте 1967 года Безенберг и Раэ- тер (IAP) опубликовали в PRL результа- ты своих экспериментов, общая схема которых совпадала со схемами ана- логичных установок, рассмотренных выше. Однако здесь авторы использо- вали в качестве мишени тонкую кали- евую плёнку [14]. Авторы специально объясняют, поче- му после серебра они выбрали именно калий. В серебре положение плазмен- ного резонанса существенно изменяет- ся из-за межзонных переходов с участи- ем 4d-электронов. В результате энергия наблюдаемого резонанса оказывается значительно ниже характерной энер- гии плазменных колебаний свободных электронов – около 3,7 эВ вместо при- мерно 9,2 эВ. Поэтому серебро представляет собой довольно сложный объект для подоб- ного рода экспериментов. Калий же ведёт себя как металл с квазисвобод- ными электронами, причём его объ- ёмная плазменная энергия достаточно мала – около 3,7 эВ, чтобы эксперимент можно было выполнить обычным оптическим способом. Для большин- ства других металлов энергия объём- ного плазмона составляет 10–15 эВ, и для такого опыта уже потребова- лось бы коротковолновое синхротрон- ное излучение. Поэтому калий был выбран не просто как «другой металл», а как почти модельный металл сво- бодных электронов. В этой статье Безенберг и Раэтер прямо говорят о возбуждении объём- ной плазменной моды на собствен- ной частоте ωp, причём называют её Radiative Plasma Mode. Тонкие плёнки калия толщиной 300–1000 Å наносили на подложку SiO 2 и облучали светом, спектр которого содержал плазменную частоту калия. При поляризации света в плоскости падения наблюдался выраженный максимум излучения 3,76 эВ в районе длины волны около 3300 Å. Это значе- ние хорошо согласуется с эксперимен- тально известной энергией объёмных потерь электронов в калии. При перпендикулярной поляриза- ции этот максимум исчезал, посколь- ку электрическое поле падающего света не имело составляющей, направ- ленной по нормали к поверхности плёнки. В результате авторы пришли к выводу, что плазма свободных элек- тронов, возбуждаемая светом, также проявляет эффект плазменно-резо- нансного излучения. Таким образом, в результате много- летних исследований группа Раэтера пришла к фундаментальному выводу о том, что наблюдаемое плазменное излучение не является специфической особенностью серебра, а представляет собой более общее явление, характер- ное, по крайней мере, для различных металлов с выраженными плазменны- ми свойствами. Чтобы понять логику развития даль- нейших исследований поверхностных плазменных колебаний, нужно вер- нуться к статье Шрайбера и Раэтера и вспомнить сноску в конце их статьи [11], в которой Стерн отметил, что для объяснения возникновения вторично- го всенаправленного излучения нуж- но учитывать микронеровности, оста- ющиеся на поверхности даже очень тщательно отполированной фольги. Этот комментарий представляет собой документальное доказательство того, что идея Стерна о роли неидеаль- но гладкой поверхности уже циркули- ровала как личная переписка за год до публикации его собственной статьи. Вполне возможно, что эти идеи натолкнули Стерна на мысль попро- бовать сначала провести экспери- менты с искусственной регулярной дифракционной решёткой. В августе 1967 года он вместе со своим аспиран- том Йе-Юн Тэнг (Ye-Yung Teng) опубли- ковал в журнале «PRL» статью, в этой работе авторы сообщили о результатах своих экспериментов, в которых было обнаружено излучение на оптических частотах, исходящее от рифлёной металлической плёнки, первоисточ- ником которых служили поверхност- ные плазменные колебания (Surface Plasma Oscillations – SPO) [15]. Прежде всего, авторы подчёркива- ют, что в их эксперименте речь идёт именно об SPO, описанных в ста- тье Ритчи [1] (Non-Radiative), кото- рые коренным образом отличают- ся от предсказанных Ферреллом [2] плазменных колебаний радиаци- онного типа (Radiative-Type Plasma Oscillations RTPO) в тонких металли- Рис. 4. Физический запрет на прямое возбуждение светом поверхностных плазменных колебаний «Импульсное несоответствие – Momentum Mismatch» Металл Диэлектрик