В чем разница между поверхностным плазмоном и поверхностным плазмон-поляритоном?

Если бы у вас была нейтральная плазма (которая может быть свободным зарядом в металле), и вы разделили бы отрицательные и положительные заряды и отпустили их, они бы колебались из-за электростатического потенциала. Это возбуждение известно как плазменные колебания .

Плазмон — это квазичастица, связанная с колебаниями плазмы (по аналогии с фононами, являющимися квазичастицами, связанными с механическими колебательными модами) .

Поверхностные плазмоны (ПП) представляют собой плазмонные возбуждения на границе материала.

Поляритоны — это квазичастицы, которые существуют, когда электромагнитная мода сильно связана с модой другого типа, т. е. если у вас есть свет, сильно связанный с каким-то другим физическим возбуждением, то картина частицы будет неточной, если вы будете рассматривать 2 степени свободы по отдельности (b/c число частиц не сохраняется). Поэтому вместо того, чтобы говорить, что у вас есть несколько фотонов и несколько частиц, представляющих возбуждение, вместо этого у вас есть гибридная частица, которую просто называют поляритоном. Так как типов возбуждений очень много, такие частицы называются _ поляритонами, где _ — название частиц возбуждения.

Поэтому поверхностные плазмон-поляритоны (ППП) являются квазичастицами связанных мод ЭМ поля и поверхностных плазменных колебаний. Хотя поверхностные плазмоны - это не то же самое, что поверхностные плазмонные поляритоны, из контекста их редко путают. Кроме того, колебания заряда будут создавать электромагнитное поле, и поэтому вы не сможете создать SP без того, чтобы он автоматически не стал частью SPP. И поскольку «поверхностные плазмон-поляритоны» — это слишком много слов, люди часто используют термин SP, даже когда они имеют в виду само возбуждение в целом, и поэтому технически они имеют в виду SPP.

Нет никакой разницы между плазмоном и плазмон-поляритоном. Оба они указывают на резонансные возбуждения с участием электромагнитных волн и коллективных электронных движений одновременно.

«Поверхность» подчеркивает, что возбуждение во многих случаях происходит на границе раздела металла и диэлектрика. Однако существуют и объемные плазмоны. Так что «поверхностный плазмон» и «плазмон» не обязательно означают одно и то же.

Кроме того, вы увидите ключевое слово «локализованный» с «поверхностным плазмоном». Это связано с тем, что поверхностный плазмон может существовать на протяженной поверхности или на поверхности конечной наноструктуры, например, наночастицы. Первый обычно упоминается как просто «поверхностный плазмон», второй - как «локализованный поверхностный плазмон».

Ответ на ваш дополнительный вопрос:

Что касается концептуальной разницы между поверхностным плазмоном и поверхностным плазмон-поляритоном, я думаю, что Punk_Physicist хорошо объяснил это. Под поляритоном здесь понимается смесь как электронных, так и электромагнитных возбуждений. На самом деле, эти два события всегда происходят вместе. Раздел 1.1.2 в статье, которую вы дали, пытается выдвинуть теоретическую формулировку поверхностного плазмона, так сказать, только электронного возбуждения. Они позволяют скорости света быть бесконечной, сохраняя при этом конечную частоту, тогда все становится электростатическим. Вы можете видеть, что они используют электрический потенциал, что указывает на электростатические исследования. При этих (нереалистичных) предположениях электронное возбуждение, здесь поверхностный плазмон, получается без электромагнитной волны (очевидно, потому что оно электростатическое).