F1 Praktikum: Oberflächenplasmonen

Kurzanleitung

In diesem Praktikumsversuch wird die Beziehung zwischen Impuls k und Energie E spezieller elektromagnetischer Anregungen an einer Metall-Luft-Grenzfläche, s.g. Oberflächenplasmonen, bestimmt. Diese Beziehung nennt man auch Dispersionsrelation. Für gewöhnliche, ebene Lichtwellen im Vakuum gilt z.B. die bekannte Beziehung c = λν = (2π/k)(E/h), also E ~ k. Oberflächenplasmonen haben eine andere Dispersionsrelation und können daher nur über einen Trick mit ebenen Wellen wechselwirken: Man strahlt das Licht in einer s.g. Totalreflexionsgeometrie ein. Genauer wird dieser Vorgang in der Versuchsanleitung (PDF, 6 Mb) beschrieben.

In dem Versuch werden viele wichtige Methoden der Meßtechnik in optischen Forschungslaboren verwendet, so z.B. Schwingungsisolierung mit einem luftgefederten Tisch, die Lichtmodulationstechnik zur Unterdrückung von Rauschquellen ("Lock-In-Verstärker") u.v.m. In der Bilderdemonstration (PDF, 1 Mb) kann man einige dieser Geräte sehen.

Sie können das Mathematica-Notebook atr.nb dazu nutzen, sich durch numerische "Vorexperimente" mit der Theorie zum Versuch Oberflächenplasmonen vertraut zu machen oder theoretische Werte zum Vergleich mit den von Ihnen gemessenen experimentellen Werten zu berechnen.

Eine Mathematica-Installation steht auf den Workstations des Cip-Pools zur Verfügung. Um diese von zuhause nutzen zu können, folgen Sie bitte der Anleitung Nutzung von Mathematica per ssh. Wenn Sie das dort angebotene Shell-Skript nutzen, sollten Sie Zeile 9 durch
TopDirectory=/usr/local/from-server/mathematica/5.2/
ersetzen; unter Cygwin müssen Sie ferner evtl. Zeile 6 löschen oder auskommentieren.

Dieser Praktikumsversuch wurde von Dorle Güntzer im Verlauf ihrer Zulassungsarbeit aufgebaut.
Dieses Praktikum wird betreut von

Dr. Theobald Lohmüller
Email: tlohmuellerlmude