Спектроскопия поверхностных электромагнитных волн на границе раздела между твердым телом и газом

• Автор: Бордо, Владимир Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 290 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ ГАЗА ВБЛИЗИ ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДОГО ТЕЛА

1.1. Обзор исследований

1.2. Теория оптического отклика газа, граничащего с твердым

телом

ГЛАВА 2. СПЕКТРЫ ПОГЛОЩЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ГАЗЕ

2.1. Линейные спектры поглощения ПЭВ

2.2. Насыщение поглощения ПЭВ. Случай быстрой фазовой релаксации

2.3. Насыщение поглощения ПЭВ. Случай диффузии населенностей

2.3.1. Диффузионное приближение
2.3.2. Сравнение с экспериментальными данными
ГЛАВА 3. СПЕКТРЫ РАССЕЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ГАЗЕ
3.1. Линейные спектры резонансного рассеяния
3.1.1. Теория
3.1.2. Сравнение с экспериментальными данными
3.2. Спектр резонансной флуоресцеции в поле интенсивной ПЭВ.
Режим адиабатического слежения
3.3. Спектр резонансной флуоресцеции в поле интенсивной ПЭВ.
Режим выжигания провала
3.4. Комбинационное рассеяние поверхностных электромагнитных

ГЛАВА 4. ДВУХКВАНТОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ГАЗА, ВОЗБУЖДАЕ-
МОГО ПОВЕРХНОСТНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ
ВОЛНАМИ
4Л. Общая теория двухквантовой флуоресценции
4.2. Возбуждение коллинеарными поверхностными волнами
4.2.1. Теория
4.2.2. Сравнение с экпериментальными данными
4.3. Возбуждение в скрещенных поверхностной и объемной волнах .
4.3.1. Теория
4.3.2. Сравнение с экпериментальными данными
4.4. Спектры резонансной двухквантовой ионизации
4.4.1. Теория
4.4.2. Сравнение с экпериментальными данными
ГЛАВА 5. ТЕОРИЯ НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ ВТОРОГО
ПОРЯДКА В ПРИПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ ГАЗА
5.1. Теория генерации суммарной частоты
5.2. Теория генерации второй гармоники
ГЛАВА 6. СПЕКТРОСКОПИЯ АДСОРБАТА С УЧАСТИЕМ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИГНЫХ ВОЛН
6.1. Эффект Аутлера-Таунса в поле поверхностных электромагнитных волн
6.1.1. Теория
6.1.2. Сравнение с экспериментальными данными
6.2. Поверхностные поляритоны, индуцированные адсорбатом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Физика поверхности и границ раздела сред является одним из наиболее актуальных направлений современной физики ввиду ее многочисленных приложений в различных областях науки и техники. Разнообразные технологически важные процессы протекают именно на границе раздела сред. Рассматривая границу раздела между твердым телом и газом, можно выделить следующие приоритетные области исследований: гетерогенный катализ, химические процессы осаждения пленок из газовой фазы, в том числе лазерно-индуцированные, тепло- и массоперенос между газом и поверхностью, обмен энергией и импульсом между газовым потоком и обтекаемой поверхностью. Во всех этих, на первый взгляд, различных процессах фундаментальную роль играют взаимодействия между атомами или молекулами газовой среды и поверхностью твердого тела.
Исследование таких взаимодействий представляет принципиальную проблему. С одной стороны, методы, развитые в физике поверхности, перестают работать уже при относительно низких давлениях газа. С другой стороны, методы, традиционно используемые для исследования газовых сред, не могут быть применены ввиду их нечувствительности к пограничному слою*. Этим обстоятельством объясняется тот факт, что подавляющее число исследований в этой области было проведено в условиях сверхвысокого вакуума с использованием атомных или молекулярных пучков. Между тем,
' Исключение составляют исследования свойств газа, заключенного в объеме, линейные размеры которого сравнимы с длиной свободного пробега молекул газа. В таком случае свойства газа чувствительны к взаимодействиям молекул газа с ограничивающей поверхностью.

Величина В пределе слабой неоднородности поля ПП, когда к2 « ю/с, функция 1тЯ(Д) стремится к фогтовскому контуру, т. к.
а вкладом второго слагаемого в (2.1.29) можно пренебречь.
На рис. 2.1, 2.2 и 2.3 представлены спектры поглощения ПП при различных значениях параметров к2, ч, Р и при у = 0,1 «>о- Коэффициент поглощения ^ нормирован на значение в максимуме. Как видим, большему значению к2 (рис. 2.1) соответствует большая ширина линии поглощения. Природа уширения двояка. Во-первых, имеет место времяпролетный механизм уширения. Во-вторых, при увеличении к2 увеличивается значение q (при той же величине ю/с), что приводит к большему доплеровскому уширению.
Для оценки величины а! примем следующие значения параметров: д = 10* см'1, ю0 = 109 с1, б12 - 10-18 СГСЕ, N = 51014 см'3, | е, | » 1, п « юс. Подстановка в формулу (2.1.29) дает а, » 400 см'1, что сравнимо с величиной а„.

(2.1.34)