Nonlinear electromagnetic response of an electron liquid

Summary

We present a quantum-mechanical many-body treatment of the nonlinear electromagnetic (e.m.) properties of a solid-state plasma. The theory is applied to the problem of second-harmonic generation in e.m. wave reflection by a metal surface. It is shown that electron correlations can have a crucial role in the phenomenon, especially near a frequency which equals one-half the plasma frequency, and can give some hints in explaining the experimental results. The possibility of extracting spectroscopic information about electron states, from this type of experiments, is discussed in detail in the framework of a simplified theoretical model.

Riassunto

Si presenta una teoria quantistica della risposta elettromagnetica (e.m.) non lineare di un plasma di stato solido. La teoria è applicata al problema della riflessione in seconda armonica di un onda e.m. da parte di una superficie metallica. Si mostra che le correlazioni fra gli elettroni possono avere un ruolo essenziale in questo fenomeno, in special modo ad una frequenza prossima a metà della frequenza di plasma, e possono dare indicazioni per la spiegazione dei dati sperimentali. Si discute dettagliatamente, sulla base di un modello teorico semplificato, la possibilità di estrarre da questi tipi di esperimenti informazioni spettroscopiche sugli stati elettronici.