Современная электроника №7/2026

СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ 44 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 чётного и экспериментального мак- симумов совпало, авторы приняли для серебра плазменную длину вол- ны λ p = 3260 Å (326 нм). Но самое интересное в этой заметке – объяснение происхождения острого резонансного пика. Кречман и Раэтер прямо показали, что сильный резо- нансный характер рассеянного излу- чения на плазменной частоте опреде- ляется множителем |1 − ε –2 | 2 , то есть непосредственно частотной зависи- мостью диэлектрической проницае- мости металла. При этом множители, содержащие коэффициенты отраже- ния и прохождения Френеля, вблизи плазменной частоты имеют не мак- симум, а минимум. Таким образом, наблюдаемый максимум нельзя объ- яснить обычным оптическим отраже- нием или прохождением света через тонкую плёнку: его появление непо- средственно связано с плазменными свойствами электронного газа металла. Проведённые расчёты позволили авторам сделать ещё один важный вывод: интенсивность плазморезо- нансного излучения зависит не только от высоты неровностей, но и от их кор- реляционной длины. При одинаковой среднеквадратичной высоте сильнее излучает поверхность с большей кор- реляционной длиной. Более того, из полученной формулы следовало, что такое излучение возможно не только для тонкой фольги, но его может так- же обеспечить практически бесконеч- но толстый металл с неидеально глад- кой поверхностью. К аналогичным выводам, но с помо- щью совершенно другого математи- ческого аппарата, независимо приш- ли Р. Уилемс (R.E. Wilems) и Р. Ритчи (R.H. Ritchie) в статье «Quantum Theory of the Plasma Resonance Emission Process» [20]. Если Стерн рассматри- вал процесс в рамках классической электродинамики, то Уилемс и Ритчи предложили его квантово-механиче- ское описание, рассматривая плазмо- резонансное излучение как результат взаимодействия фотонов с коллектив- ными электронными возбуждениями металла. Несмотря на принципиально различный математический аппарат, оба подхода привели к согласующим- ся физическим выводам и тем самым дополнили друг друга. Этой работой можно завершить первый этап истории исследова- ний плазморезонансного излучения металлических поверхностей. К кон- цу 1967 года стало понятно, что кол- лективные электронные колебания у поверхности металла могут вза- имодействовать со светом, одна- ко для эффективного возбуждения распространяющихся поверхност- ных плазменных колебаний светом оставалась нерешённой главная про- блема – несоответствие их волновых векторов. Следующий принципиаль- ный шаг состоял уже не в использо- вании регулярных дифракционных решеток и микронеровностей неи- деальной поверхности пленки, а в создании специальных оптических схем. Возбуждение поверхностных неизлучательных плазменных волн с помощью света Первым, кому удалось возбудить светом неизлучательные поверхност- ные плазменные волны (Nonradiative Surface Plasma Waves – SPW) на глад- кой поверхности металла, был Андре- ас Отто (Andreas Otto) из Мюнхенско- го университета. В августе 1968 года в журнале «Zeitschrift für Physik» была опубликована его фундаментальная работа с весьма точным названи- ем «Excitation of Nonradiative Surface Plasma Waves in Silver by the Method of Frustrated Total Reflection» [21]. Сегодня идея эксперимента Отто кажется чрезвычайно простой. Одна- ко в то время она была принципи- ально новой. Как отмечал сам Отто, фазовая скорость неизлучательной поверхностной плазмонной волны на границе металл–вакуум меньше ско- рости света в вакууме. Поэтому свет, падающий непосредственно на иде- ально гладкую поверхность метал- ла, не может возбудить такую вол- ну. Говоря современным языком, не выполняется условие согласования волновых векторов – возникает так называемое «несоответствие импуль- сов» (Momentum Mismatch). Для возбуждения SPW необходимо согласовать продольную, параллель- ную поверхности металла, компонен- ту волнового вектора возбуждающего электромагнитного поля с волновым вектором поверхностной плазмонной волны. Отто предложил решить эту задачу с помощью призмы с высоким показателем преломления и возника- ющей при полном внутреннем отра- жении эванесцентной волны. Принцип предложенного Отто мето- да и схема его экспериментальной установки показаны на рис. 7. В конфигурации Отто призма с высоким показателем преломления не соприкасается непосредственно с металлом. Между призмой и поверх- ностью серебра оставлен тонкий воз- душный зазор толщиной d . Именно наличие этого промежуточного слоя принципиально для метода: эванес- центное поле, возникающее при пол- ном внутреннем отражении в призме, проникает через воздушный зазор и достигает поверхности металла. Свет направлялся в кварцевую при- зму под углом, соответствующим обла- Рис. 6. Схематическое представление спектральных зависимостей рассеянного излучения, отражения и прохождения света вблизи плазменного резонанса серебряной плёнки по данным Кречмана и Раэтера [19]