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Near-Field Optics of Localized Surface Plasmons

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4 1 NEARFIELD OPTICS close to the sample, in order to provide superresolution. As the limit to the above mentionedcase is kk = k,itfollows that the resolution limit, i.e. the smallest spatial variation of the eldand so of the intensity that can be detected isl  2 (1.11)Apart from some constants, characteristic of the instrumental implementation, this result is quali-tatively consistent with the notion of diraction limit approximately equal to half the wavelength,and with the respective formulations by either Abbe [24]orRayleigh [25]. The latter in particulargave it in the form known and used nowadays for optical microscopes:lRayleigh =0:61 N:A: (1.12)where N:A: is the numerical aperture of the objective, N:A:= n sin , with n refractive index ofthe imaging medium, and  half angle of the light cone. The particular numerical coecient comesin this case from the criterion that the two objects to be resolved at the distance l will havethe intensitymaximum of one of the two coincident with the rst intensity minimum of the other.The value in Eq. 1.12 can be pushed down somehowby using immersion oil objectives with highern than air, suchthatN:A: can be made larger than 1, but we see that the approximate value of=2 holds.The way in which the diraction limit to optical FF microscopy resolution has been presented hereis that of Fourier optics. Alternative points of view for physical understanding of this phenomenonhave been proposed which are also instructive to see, as either the quantum theory way, derivingthe resolution limit from the uncertainty principle of Heisenberg for photons [26, 27], or the secondprinciple of Thermodynamics [26].1.3 Beyond fareld optical microscopy: the neareldIt was shown above that in conventional FF optical microscopy the resolution is diraction limited.When on the contrary we operate NF optical microscopy, this resolution limit can be overcome.Here the necessity of a denition of NF zone compared to the FF one comes out. Obviously, thedenition of an exact boundary between the two domains is always somehow arbitrary, as theelectromagnetic eld is just one entity. As a consequence, the eld changes continuously betweenthe two extreme NF and FF limits, which can be dened as r   and r  , respectively,wherer is the distance from the object of interest (i.e. sample or probe tip) and  is the wavelength ofthe involved (monochromatic) light beam. Both the needs to dene the NF zone and to providean example of dierentNFversus FF behavior can be conveniently satised when one considersthe electric eld of an oscillating electric dipole. This example also ts well with our samples ofpolarized metal nanoparticles, of which the isolated oscillating dipole can be considered a goodmodel in rst approximation (see Chapter 5). For an dipole which oscillates while keeping itsmomentum vector !p 0 along the direction of oscillation as:!p (!r;t)=!p 0 ei(!k !r !t) (1.13)
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Near-Field Optics of Localized Surface Plasmons

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Informazioni tesi

  Autore: Marco Salerno
  Tipo: Tesi di Dottorato
Dottorato in Doktor der Naturwissenschaften
Anno: 2002
Docente/Relatore: Joachim Krenn
Correlatore: AlfredLeitnerFranzAussenegg
Istituito da: Karl-Franzens Universität
Dipartimento: Institut fuer Experimentalphysik - Nano-optics
  Lingua: Inglese

FAQ

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Parole chiave

gdt
gratings
nanoparticles
near-field
optical
photonics
plasmons
pstm
shear-force
tuning fork

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