Die Temperaturabhängigkeit der optischen Konstanten von Cu, Ag und Au bis herab zu 20° K

Zusammenfassung

In der vorliegenden Arbeit wurden die optischen Konstanten von Cu, Ag und Au bei Temperaturen zwischen 20 und 428° K im sichtbaren und ultravioletten Spektralbereich untersucht und die Ergebnisse an Hand der Elektronentheorie der Metalle gedeutet. Die Lichtabsorption ist bei den Metallen neben der klassischen Absorption freier Elektronen durch zwei weitere Absorptionsmechanismen gekennzeichnet, die bei Silber in verschiedenen Wellenlängengebieten liegen und sich deshalb nur wenig überlagern. Bei der primären Quantensprungabsorption, die breite und starke Absorptionsbänder bedingt, tritt eine auffallende Temperaturabhängigkeit nur am langwelligen Abfall des ersten Absorptionsbandes von Silber auf, was durch dieFermi-Verteilung der Metallelektronen in den obersten besetzten Energieniveaus und durch die Wärmeausdehnung des Gitters hervorgerufen wird. Die Temperaturabhängigkeit der mit Gitterschwingungen gekoppelten Elektronenübergänge dagegen zeigt bei hohen Temperaturen eine mit der Temperatur lineare Zunahme der Absorption und einen bei tiefen Temperaturen temperaturunabhängigen Verlauf mit einem Knick bei derDebye-Temperatur (=210° K für Ag).

Bei Cu und Au beginnen die starken Absorptionsbänder, die durch die primäre Quantensprungabsorption hervorgerufen werden, bereits im Sichtbaren, da die oberste vollbesetzted-Schale sich mit der nächst höherens-Schale wegen der nur wenig größeren Bindungsenergien der oberstend-Elektronen gegen die der Valenzelektronen weitgehend überlagert und died-Schale stark gestört ist. Das langwelligere Absorptionsband der beiden Metalle wird einem [(n−1)d ¹⁰ n s-(n−1) d⁹ n s ²]-Elektronenübergang zugeordnet und das kurzwelligere Absorptionsband einem (n−np)-Übergang wie bei Ag. Am langwelligen Abfall zeigen die Absorptionskurven infolge derFermi-Verteilung der Metallelektronen eine Temperaturabhängigkeit wie bei Silber.