- Артикул:00-00002668
- Автор: Астапенко В.А.
- ISBN: 978-5-91559-111-9
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Интеллект (все книги издательства)
- Город: Долгопрудный
- Страниц: 584
- Формат: 60x90/16
- Год: 2012
- Вес: 804 г
- Серия: Учебное пособие для ВУЗов (все книги серии)
Книга посвящена изложению теории электромагнитных процессов в среде, включая излучательные, столкновительные и столкновительно-излучательные явления в плазме, конденсированном веществе, на границах раздела сред и в метаматериалах. Рассмотрены модели диэлектрической и магнитной восприимчивостей вещества, как в общем случае, так и в применении к средам с отрицательным преломлением. В рамках последовательного подхода произведен переход от микроскопических уравнений Максвелла к макроскопическим с использованием детального описания динамической поляризуемости атомов среды.
В книге рассмотрены как хорошо известные явления, так и ряд важных электромагнитных процессов, не описывавшихся в традиционных курсах электродинамики сплошных сред, но приобретших актуальность в контексте современного развития физики. К ним относятся: поляризационное тормозное излучение в плазме, конденсированном веществе и наноструктурах, рассеяние ультракоротких импульсов в плазме, на атомах и наночастицах.
Рассмотрены основные характеристики и методы возбуждения поверхностных плазмонов, как на плоских поверхностях, так и в наночастицах. Значительное внимание уделено средам с отрицательным преломлением и способам создания метаматериалов такого рода. В качестве примеров практического использования наноплазмоники представлены работы по наноантеннам, поверхностно-усиленной рамановской спектроскопии, спазерам, фотодетекторам и солнечным батареям.
Наряду с традиционными подходами рассматриваются малоизвестные модели и приближения, хорошо зарекомендовавшие себя в практическом использовании, такие как вращательное приближение крамерсовой электродинамики, метод локальной плазменной частоты в описании излучательных процессов и приближение Борна-Комптона в теории столкновительной ионизации атомов. В книге использованы современные экспериментальные данные.
Учебное пособие адресовано студентам старших курсов, аспирантам, преподавателям физических и инженерно-физических факультетов, исследователям, разработчикам и научным работникам.
Оглавление
Предисловие
Глава 1 Уравнения максвелла и электромагнитное поле в среде
1.1. Усреднение микроскопических уравнений Максвелла в веществе
1.2. Диэлектрическая и магнитная проницаемости среды
1.3. Распространение электромагнитных волн в среде
1.4. Электромагнитное поле заряда в веществе
Глава 2 Описание электромагнитного взаимодействия с помощью балансных уравнений
2.1. Двухуровневое приближение и балансные уравнения
2.2. Стационарное решение: порог генерации, коэффициент усиления
2.3. Динамика лазерной генерации: пичковый режим
Глава 3 Общие сведения о плазме
3.1. Основные свойства, параметры и виды плазмы
3.2. Диэлектрическая проницаемость плазмы.
Затухание Ландау
3.3. Динамический форм-фактор плазменных частиц
3.4. Плазменное микрополе
Глава 4 Столкновительные процессы в плазме
4.1. Роль и основные виды столкновительных процессов в плазме
4.2. Упругое рассеяние плазменных частиц
4.3. Ионизация атомов электронным ударом
4.4. Возбуждение атомов электронным ударом
4.5. Элементарные процессы при столкновениях электронов с молекулами
Глава 5 Излучательные процессы в плазме
5.1. Линейчатое излучение в плазме
5.2. Излучение электронов при рассеянии на атомах/ионах в плазме
5.3. Тормозное излучение на дебаевской сфере вокруг иона в плазме
5.4. Тормозное излучение быстрых электронов в плазме
Глава 6 Рассеяние излучения на атомах и в плазме
6.1. Рассеяние фотона на свободном электроне
6.2. Рассеяние излучения на атоме
6.3. Рассеяние излучения в плазме
6.4. Рассеяние ультракоротких импульсов на атоме и в плазме
Глава 7 Фотопроцессы на границе раздела сред
7.1. Ограждение и преломление электромагнитных волн
7.2. Внешний фотоэффект
7.3. Поверхностный фотоэффект в бихроматическом поле
7.4. Переходное излучение
Глава 8 Излучательные процессы в конденсированном веществе
8.1. Внутренний фотоэффект на примесных центрах в твердых телах
8.2. Фотоионизация акцепторных центров в алмазе ультракороткими лазерными импульсами
8.3. Особенности излучения быстрых частиц в среде
8.4. Экспериментальные исследования излучения нерелятивистских электронов на твердотельных мишенях
Глава 9 Поляризационное тормозное излучение быстрых частиц в твердом теле
9.1. Поляризационное тормозное излучение - фундаментальный излучательный процесс
9.2. Поляризационное тормозное излучение в монокристалле
9.3. Поляризационное тормозное излучение в поликристалле
9.4. Поляризационное тормозное излучение в аморфной среде
9.5. Поляризационное тормозное излучение на графене
Глава 10 Поверхностные плазмоны
10.1. Плазмоны и поляритоны в объеме вещества
10.2. Поверхностные плазмоны на плоской поверхности
10.3. Плазмонный резонанс в наночастицах
10.4. Поляризационное тормозное излучение на металлической сфере в диэлектрике
Глава 11 Электромагнитные метаматериалы
11.1. Отрицательное преломление
11.2. Электромагнитные процессы в «левой» среде
11.3. Эффективная диэлектрическая и магнитная восприимчивость композитных материалов
11.4. Композитные материалы с отрицательным преломлением
11.5. Суперлинза Пендрю
11.6. Бианизотропные среды
Глава 12 прикладная наноплазмоника
12.1. Фотодетекторы и солнечные батареи
12.2. Наноантенны
12.3. Поверхностно-усиленная рамановская спектроскопия
12.4. Спазеры
Приложение 1 Динамическая поляризуемость атома
Приложение 2 Полуклассическая теория атома бора. Атомная система единиц
Приложение 3 Тормозное излучение быстрых заряженных частиц на атоме
Приложение 4 Перенормировка фотонных характеристик в среде
Приложение 5 Квантово-механический вывод выражения для полной вероятности рассеяния ультракороткого импульса на атоме
Приложение 6 Вывод закона дисперсии поверхностных плазмонов