Kajian teoritis ragam polariton permukaan material baru CaCuTi4O12 (CCTO)

SUDARMONO, Dr. Kamsul Abraha

2006 | Tesis | S2 Fisika

Telah dilakukan kajian teoritis terhadap kurva dispersi polariton permukaan bahan dielektrik isotropik 3 4 12 CaCu Ti O (CCTO) dengan arah perambatan gelombang elektromagnetik tegak lurus terhadap sumbu mudah. Kajian teoritis terlebih dahulu dilakukan untuk menurunkan relasi dispersi. Medan E r dan medan H r dipilih sesuai dengan geometri bahan dan dengan mengunakan perumusan rotasi medan E r serta medan H r dari persamaan-persamaan Maxwell dihasilkan persamaan gelombang untuk kedua medan tersebut dalam vakum dan medium. Subtitusi medan H r dalam persamaan gelombang untuk vakum dan medium serta penggunaan syarat batas dua medium bagi komponen medan listrik dan magnetnya menghasilkan relasi dispersi polariton permukaan tersebut. Selanjutnya analasis numerik digunakan untuk mendapatkan kurva dispersi dengan menggunakan Matlab versi 6.5.1. Ditunjukkan bahwa polarition permukaan hanya merambat dalam ragam TM(Transverse Magnetic), dan bersifat resiprokal, dengan perubahan arah vektor gelombang tidak menyebabkan perubahan frekwensi atau w(q) = w(-q) . Dalam kajian ini berhasil ditemukan 9 polariton permukaan yang berada di daerah sekitar frekuensi 125 cm-1 , 146 cm-1 ,162 cm-1 ,203 cm-1 , 311 cm -1 ,391 cm-1 , 426 cm-1 ,513cm-1 , dan 563 cm-1 . Pada bahan CCTO ini tidak muncul polariton permukaan yang merambat dalam ragam TE(Transverse Electric), hanya ragam polariton bulk yang merambat dalam ragam ini. Perhitungan reflektivitas ATR menunjukkan bahwa polariton permukaan dapat terdeteksi keberadaannya pada jarak antara prisma adalah sebesar 10-3 cm. Prisma yang digunakan untuk perhitungan ATR ini adalah prisma silikon dan prisma germanium yang transparan pada panjang gelombang inframerah jauh yang masingmasing memiliki permitivitas 11,56 dan 16.

A theoretical study of surface polariton modes on new material 3 4 12 CaCu Ti O has been done. The direction of wave propagation is perpendicular to the easy exis. The derivation of the dispersion relation is performed by firstly choosing the electric field E r and field H r suitable for geometry of the material. Associated E r fields and H r fields are then found by using Maxwell’s equations which then give the wave equations for both fields in vacuum and in medium. Subtitution of H r fields in the wave equations and application of the suitable boundary conditions will lead to the dispersion relation. Furthermore, the dispersion curves are found numerically by using Matlab versi on 6.5.1. It has been shown that the surface polaritons only propagate in TM (Transverse Magnetic) modes and they are reciprocal in the sense that the change of wave vector direction does not cause the change of frequency or w(q) = w(-q) . these modes show nine surface polariton at curves near the frequency regions of 125 cm-1, 146 cm-1,162 cm-1 ,203 cm-1 , 311 cm -1 ,391 cm-1 , 426 cm-1 ,513cm-1 , and 563 cm-1. There are no surface polaritons that propagate in TE ( Transverse Electric), but only bulk polaritons propagate in this modes. The computation of ATR( Attenuated Total Reflection) shows that the surface polaritons can be detected optimally when the distance between the prism and the sample of 10-5 cm. Prisms used in this ATR experiment ATR are made from silicon and germanium which transparent in far infrared spectral regions with permittivities of 11.56 and 16

Kata Kunci : Polariton, Dielektrik Isotropik CCTO,