Плазменная частота

[Droog_Andrey]

Плазменную частоту $\omega_p$ обычно определяют как собственную частоту колебаний электронного газа в металлах. Её можно выразить как

$$\omega_p=\sqrt\frac{Ne^2}{m_e\varepsilon_0}$$

где $N$ - концентрация свободных электронов, которую можно оценить из параметров элементарной ячейки.

Электромагнитные волны более низкой частоты поглощаются металлом, а для волн более высокой частоты металл становится намного более прозрачным. На практике удобнее использовать плазменную длину волны $\lambda_p=2\pi c/\omega_p$, которую проще рассчитывать как

$$\lambda_p=\sqrt\frac{\pi}{Nr_e}$$

где $r_e = 2.818\cdot10^{-15}\,\text{м}$ - классический радиус электрона.

Для щелочных металлов концентрация электронов низкая, и $\lambda_p$ находится в ближнем ультрафиолете. С трудом удалось откопать из разных источников экспериментальные значения (нм), которые слегка расходятся с рассчитанными в предположении, что концентрация электронов равна концентрации атомов:

$$\begin{tabular}{lrr} metal&expt&calc \\ Li&205&154 \\ Na&218&205 \\ K&326&282 \\ Rb&365&312 \\ Cs&413&351 \\ \end{tabular}$$

Возникает вопрос: можно ли как-то улучшить качество теоретического расчёта? Например, точнее оценить $N$, учесть какие-либо поправки.

И где поискать более свежие экспериментальные данные?

[physfort]

Очень полезная книга: Д. Пайнс "Элементарные возбуждения в твердых телах" Издательство "Мир" Москва 1965

[Droog_Andrey]

Спасибо, толковая книжка. Жаль только, что полувековой давности. Эффективную массу электрона нужно брать...

[alien308]

Соколов А.В. Оптические свойства металлов

[Droog_Andrey]

Эх. А эта книга ещё старше...

[master]

решетка какая? расстояние между узлами?
чую синус.

[Droog_Andrey]

Решётка ОЦК, как у щелочных металлов. Только параметр решётки 14 ангстрем. То есть очень разрежённый электронный газ.

[physfort]

Droog_Andrey в сообщении #829612 писал(а):

Эх. А эта книга ещё старше...

Некоторым физическим законам и результатам измерений гораздо больше ста лет, но это же не мешает ими пользоваться? Что могло измениться, например, в величинах работы выхода металлов за сто лет?

[Droog_Andrey]

Вопрос в заглавном сообщении темы - о методах расчёта и об экспериментальных данных. А это сейчас ой как быстро устаревающая информация.

[physfort]

И какие же методы расчетов устарели? Беда в том, что новых не появляется.

-- 26.02.2014, 00:35 --

И какие же методы расчетов устарели? Беда в том, что новых не появляется.

[Droog_Andrey]

Метод Хартри-Фока, например.

[physfort]

И в чем же он устарел?

[Droog_Andrey]

В точности. В общем-то он всегда был в лучшем случае первым приближением.

О чём разговор вообще? Я обратился с задачей: как можно точнее оценить энергию плазмонов. Пока ничего конкретного в ответ. Книжки 60-х годов дают теоретическую базу - это хорошо, но нужен количественный, а не качественный результат.

[physfort]

Основные эксперементальные результаты по энергиям плазмонов в металлах были получены в 60-70-е годы в экспериментах с харпотерями энергии электронов. С тех пор мало что изменилась как в теории, так и в эксперименте.

[physfort]

Droog_Andrey в сообщении #830831 писал(а):

В точности. В общем-то он всегда был в лучшем случае первым приближением.

Как и любой другой метод.