Об интерпретации процесса возбуждения поверхностных электромагнитных волн призменным способом в слоях плазмоподобных сред

Abstract

Эффект нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО) широко используется как для изучения свойств диэлектрических и металлических пленок, так и для изучения дисперсионных свойств поверхностных волн (ПВ). Однако теория НПВО основана на идеализированных моделях, что может привести к не совсем корректной интерпретации резонансных эффектов, возникающих в экспериментах. В работе на основе концепции вытекающих (несобственных или неспектральных) ПВ интерпретируются известные закономерности НПВО в геометрии Кречмана. Показано, что минимум коэффициента отражения соответствует резонансу с вытекающей ПВ. Он сдвинут относительно резонанса с обычной спектральной (собственной) ПВ. Приведена приближенная аналитическая оценка этого сдвига. Отсутствие НПВО в пренебрежении диссипации в облучаемом материале связано с идеализацией геометрии задачи, которая может приводить к невозможности возбуждения собственных ПВ. Также дана физическая интерпретация условия, при котором коэффициент отражения обращается в ноль. Полученные результаты могут быть полезны при изучении дисперсионных свойств ПВ, разработке методов точного измерения коэффициентов отражения и определения параметров диэлектрических и металлических пленок.

Ефект порушеного повного внутрішнього відбиття (ППВВ) широко використовується як для вивчення властивостей діелектричних і металевих плівок, так і для вивчення дисперсійних властивостей поверхневих хвиль (ПХ). Проте теорія ППВВ заснована на ідеалізованих моделях, що може призвести до не зовсім коректної інтерпретації резонансних ефектів, що виникають в експериментах. У роботі на основі концепції ПХ (невласних або неспектральних), що витікають, інтерпретуються відомі закономірності ППВВ в геометрії Кречмана. Показано, що мінімум коефіцієнта відбиття відповідає резонансу з ПХ, що витікає. Він зміщений щодо резонансу зі звичайною спектральною (власною) ПХ. Наведено наближену аналітичну оцінку цього зміщення. Відсутність ППВВ при нехтуванні дисипацією в опромінюваному матеріалі пов’язано з ідеалізацією геометрії задачі, яка може призводити до неможливості збудження власних ПХ. Також дана фізична інтерпретація умови, при якій коефіцієнт відбиття обертається на нуль. Отримані результати можуть бути корисні при вивченні дисперсійних властивостей ПХ, розробці методів точного вимірювання коефіцієнтів відбиття й визначення параметрів діелектричних і металевих плівок.

Effect of attenuated total reflection (ATR) are widely used for studying properties of the dielectric and metal films, and for studying dispersion properties of surface waves (SW) . However, the theory of ATR is usually based on idealized models that may lead to not quite correct interpretation of resonance effects occurring in the experiments. In the paper, well-known features of ATP in Krechnam geometry are interpreted on the basis of leaky (improper or nonspectral) SW. It is shown that the minimum of the reflection coefficient corresponds to the resonance with leaky SW. It is shifted with respect to the resonance with the usual spectral (proper) SW. The approximate analytic estimation of the shift is addressed. The absence of ATR in the lossless case is associated with the geometric idealizations of the problem, which can lead to the impossibility of the proper SW excitation. We also give a physical interpretation of the conditions under which the reflection coefficient vanishes. The results may be useful in studying the dispersion properties of PV and in developing methods for accurate measuring the reflection coefficients and determining the parameters of dielectric and metal films.