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Sandbox Physics

光学 097 · 光纤、结构光与现代波动光学

表面等离激元共振

这套独立初始化的三维装置把Kretschmann 角扫描、表面场共振、分析物折射率传感连成一套完整实验。两个带量纲物理控制量、探针直接拖动、探测器曲线与三项定量检查都会按页面方程重新计算。

交互模型表面等离激元共振
主要预测 P1\mathcal P_10.500.50
物理尺度 P2\mathcal P_250%50\%
极限检查 V\mathcal V0.00π0.00\pi
模型适用区间模型适用\text{模型适用}

物理教程

怎样研究表面等离激元共振

背景表面等离激元共振是一套独立初始化的装置，包含三个相互关联的研究场景：Kretschmann 角扫描、表面场共振、分析物折射率传感。待测物折射率与入射角度两个控制量直接进入控制关系 ksp=k0εmεdεm+εdk_{\mathrm{sp}}=k_0\sqrt{\frac{\varepsilon_m\varepsilon_d}{\varepsilon_m+\varepsilon_d}}。页面显示的是解析趋势模型；若要定量预测近场，必须使用 Maxwell 全波求解器并输入实测材料数据。

为什么值得理解相位匹配怎样把棱镜光耦合进有损表面波并感知折射率？

先抓重点

核心问题
相位匹配怎样把棱镜光耦合进有损表面波并感知折射率？
一句话直觉
探测器曲线和三项数值读数都由 ksp=k0εmεdεm+εdk_{\mathrm{sp}}=k_0\sqrt{\frac{\varepsilon_m\varepsilon_d}{\varepsilon_m+\varepsilon_d}} 重新计算。几何尺度与辉光属于表现编码；方程、单位、守恒或极限检查以及适用区间指示器才是定量证据。

核心数学模型

控制关系

ksp=k0εmεdεm+εdk_{\mathrm{sp}}=k_0\sqrt{\frac{\varepsilon_m\varepsilon_d}{\varepsilon_m+\varepsilon_d}}

实现使用带量纲输入求值，并运行可执行的解析或数值基准。页面显示的是解析趋势模型；若要定量预测近场，必须使用 Maxwell 全波求解器并输入实测材料数据。

常见难点

把辉光亮度误当作测量功率

容易误解更亮的电影化轨迹必然代表按比例增加的光功率。

正确理解比较时应读取探测器与归一化读数。辉光刻意采用非线性显示，让微弱结构仍然可见。

动手实验

  1. 01

    场景 1：Kretschmann 角扫描

    选择Kretschmann 角扫描。先扫动待测物折射率并固定入射角度，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。
  2. 02

    场景 2：表面场共振

    选择表面场共振。先扫动待测物折射率并固定入射角度，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。
  3. 03

    场景 3：分析物折射率传感

    选择分析物折射率传感。先扫动待测物折射率并固定入射角度，再交换两者；随后拖动场景探针，直接重复第一项扫描。

    应该观察到： 同时读取主要预测、物理尺度、极限检查和适用区间指示器，并记录近似边界发生变化的位置。