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電磁極化子

十一月 04, 2023

電磁極化子是一種玻色子準粒子（不應與極子，一種費米子準粒子混淆）。它是由電磁波之間的強烈耦合以及帶有電偶極子或磁偶極子的激發作用中誕生，是能級迴避交叉（英语：Avoided crossing）現象的一種表現。

磷化鎵中聲子-電磁極化子的色散關係。紅線為未耦合的聲子及光子的色散關係；黑線為其耦合（自上而下：高能態電磁極化子、縱光學聲子、低能態電磁極化子）

電磁極化子描述了光的色散與產生交互作用的共振的交叉，在此情況下其可被視作新的簡正模，形成於特定物質或結構的模的強烈耦合，即光子和偶極振盪。

在弱耦合近似條件不成立的情況下，光子在晶體自由傳播的模型並不充分。電磁極化子的一個主要特徵是其與光在晶體的傳播速度（光子的頻率）的強烈關聯。

歷史 编辑

1929年勒維·通克斯及歐文·蘭米爾觀察到等離化氣體的振盪。[1]而電磁極化子的概念則最初由Kirill Tolpygo所考慮到，他在1950年得出離子晶體中聲子與電磁波的耦合狀態及其色散的關聯，即聲子-電磁極化子。[2][3]黃昆也在1951年獨立得出此成果。[4][5]它在蘇聯被稱為光-激子（Light-exciton），現今的通用名稱則由約翰·霍普菲爾德所改。

1968年安德里亞斯·奧托首次發表有關表面等離極化激元的論文。[6]在2016年的意大利國家研究院以有機微腔器件觀察到室溫中的超流體弗倫克爾激子-電磁極化子。[7]在2018年2月發現了新的三光子形態，並可能形成電磁極化子；此發現有助量子電腦的發展。[8][9]

種類 编辑

  1. 聲子-電磁極化子：由紅外線光子及光學聲子的耦合。
  2. 激子-電磁極化子：由可見光光子及激子的耦合。其在使用氧化亞銅的實驗中取得豐碩的成果。
  3. 能帶內-電磁極化子：由紅外線或太赫輻射光子及能帶內激發（Intersubband excitation）耦合。
  4. 表面等離極化激元：由表面電漿子及光子（波長取決於物質及其形狀）的耦合。
  5. 布拉格電磁極化子（Braggoriton）：布拉格光子模與體激子（Bulk exciton）耦合。[10]
  6. 等離激子激元（Plexciton）：電漿子及激子的耦合。[11]
  7. 磁振子-電磁極化子：磁振子及光子的耦合。
  8. 共振腔-電磁極化子：[12]共振腔模與激子耦合。

參考文獻 编辑

  1. ^ Tonks, Lewi; Langmuir, Irving. Oscillations in Ionized Gases. Physical Review. 1929-02-01, 33 (2): 195–210. doi:10.1103/PhysRev.33.195. 
  2. ^ Tolpygo, K.B. Physical properties of a rock salt lattice made up of deformable ions. Zhurnal Eksperimentalnoi I Teoreticheskoi Fiziki (J. Exp. Theor. Phys.). 1950, 20 (6): 497–509, in Russian. 
  3. ^ K.B. Tolpygo, "Physical properties of a rock salt lattice made up of deformable ions," Zh. Eks.Teor. Fiz. vol. 20, No. 6, pp. 497–509 (1950), English translation: Ukrainian Journal of Physics, vol. 53, special issue (2008); (PDF). [2015-10-15]. （原始内容 (PDF)存档于2015-12-08）. 
  4. ^ Huang, Kun. Lattice vibrations and optical waves in ionic crystals. Nature. 1951, 167 (4254): 779–780. Bibcode:1951Natur.167..779H. doi:10.1038/167779b0. 
  5. ^ Huang, Kun. On the interaction between the radiation field and ionic crystals. Proceedings of the Royal Society of London. A. 1951, 208: 352–365. 
  6. ^ Otto, A. Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection. Z. Phys. 1968, 216 (4): 398–410. Bibcode:1968ZPhy..216..398O. doi:10.1007/BF01391532. 
  7. ^ Lerario, Giovanni; Fieramosca, Antonio; Barachati, Fábio; Ballarini, Dario; Daskalakis, Konstantinos S.; Dominici, Lorenzo; De Giorgi, Milena; Maier, Stefan A.; Gigli, Giuseppe; Kéna-Cohen, Stéphane; Sanvitto, Daniele. Room-temperature superfluidity in a polariton condensate. Nature Physics. 2017, 13 (9): 837–841. Bibcode:2017NatPh..13..837L. arXiv:1609.03153  . doi:10.1038/nphys4147. 
  8. ^ Hignett, Katherine. . Newsweek. 16 February 2018 [17 February 2018]. （原始内容存档于2021-04-25）. 
  9. ^ Liang, Qi-Yu; et al. Observation of three-photon bound states in a quantum nonlinear medium. Science. 16 February 2018, 359 (6377): 783–786. Bibcode:2018Sci...359..783L. arXiv:1709.01478  . doi:10.1126/science.aao7293. 
  10. ^ Eradat N., et al. (2002) Evidence for braggoriton excitations in opal photonic crystals infiltrated with highly polarizable dyes, Appl. Phys. Lett. 80: 3491.
  11. ^ Yuen-Zhou, Joel; Saikin, Semion K.; Zhu, Tony; Onbasli, Mehmet C.; Ross, Caroline A.; Bulovic, Vladimir; Baldo, Marc A. Plexciton Dirac points and topological modes. Nature Communications. 2016-06-09, 7: 11783. Bibcode:2016NatCo...711783Y. ISSN 2041-1723. PMC 4906226  . PMID 27278258. arXiv:1509.03687  . doi:10.1038/ncomms11783 （英语）. 
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十一月 04, 2023
電磁極化子, 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑, 2012年7月6日, 請邀請適合的人士改善本条目, 更多的細節與詳情請參见討論頁, 是一種玻色子準粒子, 不應與極子, 一種費米子準粒子混淆, 它是由電磁波之間的強烈耦合以及帶有電偶極子或磁偶極子的激發作用中誕生, 是能級迴避交叉, 英语, avoided, crossing, 現象的一種表現, 磷化鎵中聲子, 的色散關係, 紅線為未耦合的聲子及光子的色散關係, 黑線為其耦合, 自上而下, 高能態, 縱光學聲子, 低能態, 描述了光的色散與產生交互作. 此條目需要精通或熟悉相关主题的编者参与及协助编辑 2012年7月6日 請邀請適合的人士改善本条目 更多的細節與詳情請參见討論頁 電磁極化子是一種玻色子準粒子 不應與極子 一種費米子準粒子混淆 它是由電磁波之間的強烈耦合以及帶有電偶極子或磁偶極子的激發作用中誕生 是能級迴避交叉 英语 Avoided crossing 現象的一種表現 磷化鎵中聲子 電磁極化子的色散關係 紅線為未耦合的聲子及光子的色散關係 黑線為其耦合 自上而下 高能態電磁極化子 縱光學聲子 低能態電磁極化子 電磁極化子描述了光的色散與產生交互作用的共振的交叉 在此情況下其可被視作新的簡正模 形成於特定物質或結構的模的強烈耦合 即光子和偶極振盪 在弱耦合近似條件不成立的情況下 光子在晶體自由傳播的模型並不充分 電磁極化子的一個主要特徵是其與光在晶體的傳播速度 光子的頻率 的強烈關聯 歷史 编辑1929年勒維 通克斯及歐文 蘭米爾觀察到等離化氣體的振盪 1 而電磁極化子的概念則最初由Kirill Tolpygo所考慮到 他在1950年得出離子晶體中聲子與電磁波的耦合狀態及其色散的關聯 即聲子 電磁極化子 2 3 黃昆也在1951年獨立得出此成果 4 5 它在蘇聯被稱為光 激子 Light exciton 現今的通用名稱則由約翰 霍普菲爾德所改 1968年安德里亞斯 奧托首次發表有關表面等離極化激元的論文 6 在2016年的意大利國家研究院以有機微腔器件觀察到室溫中的超流體弗倫克爾激子 電磁極化子 7 在2018年2月發現了新的三光子形態 並可能形成電磁極化子 此發現有助量子電腦的發展 8 9 種類 编辑聲子 電磁極化子 由紅外線光子及光學聲子的耦合 激子 電磁極化子 由可見光光子及激子的耦合 其在使用氧化亞銅的實驗中取得豐碩的成果 能帶內 電磁極化子 由紅外線或太赫輻射光子及能帶內激發 Intersubband excitation 耦合 表面等離極化激元 由表面電漿子及光子 波長取決於物質及其形狀 的耦合 布拉格電磁極化子 Braggoriton 布拉格光子模與體激子 Bulk exciton 耦合 10 等離激子激元 Plexciton 電漿子及激子的耦合 11 磁振子 電磁極化子 磁振子及光子的耦合 共振腔 電磁極化子 12 共振腔模與激子耦合 參考文獻 编辑 Tonks Lewi Langmuir Irving Oscillations in Ionized Gases Physical Review 1929 02 01 33 2 195 210 doi 10 1103 PhysRev 33 195 Tolpygo K B Physical properties of a rock salt lattice made up of deformable ions Zhurnal Eksperimentalnoi I Teoreticheskoi Fiziki J Exp Theor Phys 1950 20 6 497 509 in Russian K B Tolpygo Physical properties of a rock salt lattice made up of deformable ions Zh Eks Teor Fiz vol 20 No 6 pp 497 509 1950 English translation Ukrainian Journal of Physics vol 53 special issue 2008 Archived copy PDF 2015 10 15 原始内容 PDF 存档于2015 12 08 Huang Kun Lattice vibrations and optical waves in ionic crystals Nature 1951 167 4254 779 780 Bibcode 1951Natur 167 779H doi 10 1038 167779b0 Huang Kun On the interaction between the radiation field and ionic crystals Proceedings of the Royal Society of London A 1951 208 352 365 Otto A Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection Z Phys 1968 216 4 398 410 Bibcode 1968ZPhy 216 398O doi 10 1007 BF01391532 Lerario Giovanni Fieramosca Antonio Barachati Fabio Ballarini Dario Daskalakis Konstantinos S Dominici Lorenzo De Giorgi Milena Maier Stefan A Gigli Giuseppe Kena Cohen Stephane Sanvitto Daniele Room temperature superfluidity in a polariton condensate Nature Physics 2017 13 9 837 841 Bibcode 2017NatPh 13 837L arXiv 1609 03153 nbsp doi 10 1038 nphys4147 Hignett Katherine Physics Creates New Form Of Light That Could Drive The Quantum Computing Revolution Newsweek 16 February 2018 17 February 2018 原始内容存档于2021 04 25 Liang Qi Yu et al Observation of three photon bound states in a quantum nonlinear medium Science 16 February 2018 359 6377 783 786 Bibcode 2018Sci 359 783L arXiv 1709 01478 nbsp doi 10 1126 science aao7293 Eradat N et al 2002 Evidence for braggoriton excitations in opal photonic crystals infiltrated with highly polarizable dyes Appl Phys Lett 80 3491 Yuen Zhou Joel Saikin Semion K Zhu Tony Onbasli Mehmet C Ross Caroline A Bulovic Vladimir Baldo Marc A Plexciton Dirac points and topological modes Nature Communications 2016 06 09 7 11783 Bibcode 2016NatCo 711783Y ISSN 2041 1723 PMC 4906226 nbsp PMID 27278258 arXiv 1509 03687 nbsp doi 10 1038 ncomms11783 英语 Klingshirn Claus F Semiconductor Optics 4 Springer 2012 07 06 105 2019 11 15 ISBN 978 364228362 8 原始内容存档于2019 04 10 Fano U Atomic Theory of Electromagnetic Interactions in Dense Materials Physical Review 1956 103 5 1202 1218 Bibcode 1956PhRv 103 1202F doi 10 1103 PhysRev 103 1202 Hopfield J J Theory of the Contribution of Excitons to the Complex Dielectric Constant of Crystals Physical Review 1958 112 5 1555 1567 Bibcode 1958PhRv 112 1555H doi 10 1103 PhysRev 112 1555 取自 https zh wikipedia org w index php title 電磁極化子 amp oldid 73944316, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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