И. А. Дёмичев, А. И. Сидоров
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ
СВОЙСТВ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторного практикума
Санкт-Петербург
2016
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
УНИВЕРСИТЕТ ИТМО
И. А. Дёмичев, А. И. Сидоров
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ
Учебно-методическое пособие
по выполнению лабораторного практикума
Санкт-Петербург
2016
УДК 621. 382
Дёмичев, И. А. , Сидоров, А. И. Численное моделирование оптических
свойств металлических наночастиц / Учеб. -метод. пособие по выполнению
лабораторного практикума. – СПб: Университет ИТМО, 2016. – 52 с. В пособии представлен лабораторный практикум по численному
моделированию оптических свойств металлических наночастиц и анализу
результатов расчета. Приводятся методические указания к выполнению
лабораторных работ, направленных на освоение методов численного
моделирования и изучения оптических свойств наночастиц в среде
MATHCAD. Рекомендовано в качестве учебно-методического пособия для бакалавров
высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки
12. 03. 03 «Фотоника и оптоинформатика» по дисциплине Б. 3. 2. 2
«Нанофотоника и наноплазмоника». Рекомендовано к печати заседанием Ученого совета факультета фотоники
и оптоинформатики, протокол №1 от «28» января 2016. Университет ИТМО – ведущий вуз России в области информационных и
фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в
2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013
года Университет ИТМО – участник программы повышения
конкурентоспособности российских университетов среди ведущих
мировых научно-образовательных центров, известной как проект «5 в
100». Цель Университета ИТМО – становление исследовательского
университета мирового уровня, предпринимательского по типу,
ориентированного на интернационализацию всех направлений
деятельности. © Университет ИТМО, 2016
© И. А. Дёмичев, А. И. Сидоров, 2016
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 6
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1. 1. Оптические свойства металлов... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... ... ... ... ... ... ... . 7
1. 2. Плазмоны в металлах... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 8
1. 3. Теория Ми ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 11
1. 4. Плазмонные резонансы в металлических наночастицах. Дипольное
квазистатическое приближение ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . . 14
1. 5.