عنوان پایان‌نامه
مطالعه پراکندگی نور توسط نانو ذرات فلزی واقع بر روی یک لایه نازک دی الکتریک
- رشته تحصیلی
- فیزیک-اتمی‌ملکولی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52759;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 4727
- تاریخ دفاع
- ۲۶ اردیبهشت ۱۳۹۱
- دانشجو
- مسعود مهرجو
- استاد راهنما
- ارشمید نهال
- چکیده
- در این پایان نامه پراکندگی موج الکترومغناطیسی غیر تخت (باریکه لیزر) از تعداد محدودی نانو ذره (یک تا سه نانو ذره ) نقره در لایه نازک AgCl را بر روی بستر شیشه ای بررسی کرده ایم. در مطالعات اخیر[11و10] نشان داده شده است که با نور دهی نانو ذرات نقره در لایه نازک AgCl توری های خود سامانده ی نقره تشکیل می شوند. بدلیل پراکندگی بخشی از نور فرودی و تحریک مد های لایه موجبری AgCl-Ag، بین نور فرودی و مد تحریک شده تداخل رخ می دهد و نانو ذره های نقره به کمینه نقش تداخلی بوجود آمده مهاجرت می کنند. رشد توری ها خود باعث پراکندگی بیشتر ودر نتیجه کنتراست بیشتر نقش تداخلی شده و شدت نور پراکنده شده را افزایش می دهد که به نوبه خود باعث رشد بهتر و بیشتر توری ها می شود. نشان داده شده است که[10] راستای خطوط این توری ها متناسب با راستای قطبش نور فرودی است. در این میان چگونگی پراکندگی نور فرودی از نانو ذرات نقره بر روی سطح نمونه چگونگی تحریک مد در موجبر تخت AgCl را تعیین و در نتیجه نانو ساختار های نهایی تولید شده را مشخص می کند. به همین خاطر مطالعه ساز و کار پراکندگی نور در این موضوع از اهمیت فراوانی بر خوردار است. در صورتی که از تقریب موج تخت برای بررسی پراکندگی نور لیزر از نانو ذرات نقره استفاده کنیم شکل گیری این توری ها به لحاظ تئوری توجیه نمی شود. با توجه به اینکه نور لیزر غیر تخت است با استفاده از روش دیویس [19] و با تعریف ضریب شکل باریکه برای موج لیزر با استفاده از روش اختلالی، نور لیزر را مدل سازی کردیم. این مدل سازی بر خلاف مدل مرسوم کاگلنیک [18] در پیمانه لورنتز صدق می کند. با استفاده از روش" لورنتز-می" و پتانسیل برامویچ [20] میدان های پراکنده شده را در مد های الکتریکی و مغناطیسی عرضی محاسبه کردیم. تغییر نسبی در میانگین زمانی شدت نور پراکنده شده از نانوذرات نقره در یک لایه نازک دی الکتریک AgCl و شدت حاصل از تداخل آن با مد تحریک شده در این لایه دی الکتریک، در فاصله های دور، نشان می دهد که توزیع شدت محاسبه شده در راستای موازی با قطبش نور فرودی به صورت تناوبی و در راستای عمود بر قطبش نور فرودی با افت نمایی به کندی تغییر می کند و این موضوع سازگاری مناسبی با نتایج تجربی مشاهده شده در این زمینه دارد. کلید واژه : توری های خود سامانده، مدل می، مدل لورنتز- می، مدل دیویس، پتانسیل برامویچ، پیمانه لورنتز، میانگین زمانی شدت
- Abstract
- In this thesis we have studied non flat electromagnetic wave (laser beam) scattering by silver nanoparticles in AgCl thin film on a glass substrate. In recent studies [10, 11] it has been shown that by illumination of Ag nanoparticles in AgCl thin film spontaneous grating are formed. Due to scattering of some part of incident light that excited wave guide modes of AgCl thin film, interference occurs between incident light and guided mode and silver nanoparticles migrate to minimum of interference pattern. Grating Formation results in more scattering and consequently more contrast of interference pattern that increase the intensity of scattered light and improves the formation of grating. It has been shown the orientation of grating is proportional to direction of incident light polarization. We has shown if plane wave approximation has been used for scattering of light by Ag nanoparticles the grating formation can not be justified theoretically. Because the laser beam is a non flat wave, we rewrote laser beam by use of Davis method [19], beam shape coefficient definition. Also the distribution of scattered light by Ag nanoparticles determine the mode excitation of AgCl slab wave guide and final grating formation. So study of scattering of light in this process is very important. By Lorentz-Mie approach and Bromwich potential [20], the transverse electric and magnetic modes of non flat scattered waves are calculated. The change in time average light intensity due to interference pattern of scattered field by silver nanoparticles in a AgCl thin film and guided mode show that the calculated intensity change periodically parallel to direction of light polarization and exponentially decays perpendicular to direction of light polarization. These results are compatible with recent experimental works. Key words: Spontaneous grating, Mie scattering, Lorentz-Mie theory, Bromwich potential, Davis Method
