19，comsol仿真spp波
参考文献《Investigation of surface plasmon resonance phenomena by finiteelement analysis and Fresnel calculation》
之前说到过LSPR有个兄弟叫spp，但是spp方面的文章比较少，今天正好看到一篇，顺手就给重复出来了。
下面是论文结果VS 我的结果 。
这篇文章我查了下，14年发的，发在了一区影响因子7.46的《Sensors and Actuators B: Chemical》。本文说明了一件什么事呢？就是作者做了关于spp的实验，然后用仿真软件comsol和winspall去仿真实验，发现comsol与实验较吻合，而winspall与实验结果差的比较多，所以说明comsol更优秀。
下面介绍下spp是什么？spp全称是surface plasmon polarition（表面等离激元，文中叫SPR-surface plasmon resonance），但是为了将其与局域表面等离子体共振LSPR（localized surface plasmon resonance），我个人喜欢将spp称作 传播型 表面等离子体共振。为什么要加传播型？看下图
下方灰色的是棱镜，棱镜上面是一层50nm的金膜（中间是有金膜的，但为了更好展示spp波，没有画出中间的金膜），金膜上方是水（水未画出），一束倾斜入射的光源从棱镜中照射到金膜上，在金膜与水的分界面上激发出spp波，可以看到金膜上面的spp波在y轴方向上很快衰减掉，在x方向上会传播 (注意我觉得传播型表面等离子体共振体现在这了) 一段距离，随着传播距离增加也会逐渐衰减掉（因为金是有损耗介质）。
主要注意的是入射的光应该是TM波，即E仅在x,y方向有分量，H仅在z方向有分量，如果是TE波（Hx,Hy,Ez）就不能激发出spp波。为什么会这样呢？一方面可以从数学公式推导给出解释（https://www.bilibili.com/video/BV1bE41177DX?p=34 ），另外一方面可以定性的解释如下（注意下面的定性解释是我经过思考悟出来的，不是别人告诉我的，所以正不正确见仁见智）：由于金膜中有大量的可自由移动的电子（也就是固体物理中的金属的电子海洋），它的运动方向与光的偏振方向相反（可以把光的瞬时偏振看成电磁学中的静电场，电子在静电场中的运动趋势是从电势低处跑向电势高处）。当TM波入射时，它在y,x两个方向有电场分量，会促使电子沿着y，x两个方向跑，对于x方向，是金，电子容易跑起来，对于y方向，电子要从金跑到水中，那么就没那么容易了（我是把这种现象类比为半导体中异质结，能垒，逸出功），既然电子跑不到水中去，但是y方向的电场分量又要推着电子往y方向跑，那么电子怎么办呢？只能大量拥挤在金膜靠近水的表面上，而电子是自己就能产生场强的，这么多电子拥挤在上表面，势必会导致上表面的电场强度增大，所以在上面上会有场增强出现。如果是入射TE波，仅在z轴有电场推动电子流动，在y轴方向没有电场推动电子从金膜到水中，也就没有电子聚集产生场增强，也就没有spp波了。如下
最后，关于为什么我喜欢叫spp，而文中叫spr？这只是翻译问题，不纠结，就像茴香豆的茴有几种写法。
