南理工物理光学03.pptVIP

11.3 光波在金属表面上的反射和折射 前面讨论了，光在非导电(?=0)各向同性均匀介质及其界面上的传播规律。 对于金属，它与各向同性介质的主要差别是电导率(?)不等于0 ，金属导致光波衰减，金属对光波几乎不透明。 11.3.1 光波在金属中的传播 11.3.2 光在金属表面的反射和折射 11.3.3 金属表面反射的频率特性 11.3.1 光波在金属中的传播 设金属是一种介电常数为ε、磁导率为μ，电导率为σ的均匀各向同性介质，则物质方程中的J=σE必须予以考虑。 复波数 复折射率 复波数 11.3.2 光在金属表面的反射和折射 光在金属表面上的反射和折射，其讨论方法与电介质界面的情况相同。 分别讨论s分量、p分量的反射和折射特性。 具体讨论不作要求。 结论： 11.3.3 金属表面反射的频率特性 电子理论的观点，电导率起因于金属中有密度很大的自由电子(约1022/cm3)。 当光照射到清洁磨光的金属表面时，自由电子将在光场的作用下强迫振动，产生次波，这些次波构成了很强的反射波和较弱的透射波，透射波将很快地被吸收掉。 * 由麦克斯韦方程，可得金属中光波所满足的波动方程为 这两个波动方程与(11-13)式的差别在于以复数值μεα代替了με。 其中 金属中的单色平面光波， 其光场表示式为 复折射率 可写成实部n’、虚部n” 金属中的单色平面光波场表示式为 金属中传播的单色平面光波是一个衰减的平面波； n’是光波在金属中传播时的折射率； n”是描述光在金属中传播时衰减特性的量，都是光频率ω的函数。 反射比为： 正入射时有 讨论： 1、 很大时， 很大，则 很大，即光洁的金属表面的强反射性。 2、反射比与入射波的波长有关：见p315图11-24。 3、反射光相对于入射光，s波和p波都发生了相位变化，二者间的相位差随入射角而改变，使得反射光的偏振态发生变化。 若入射光为线偏振光，其振动面与入射面间有一定的夹角，则由于反射光的s分量和p分量之间有一个相位差，而使反射光变成椭圆偏振光。 反射光的偏振态依赖于金属折射率n和衰减系数 。 对于椭圆偏振光的参数进行测量，可以确定出金属材料的复折射率n，也可求出ε、μ、 σ等物质常数。- -椭偏法测量金属的折射率 不同金属自由电子密度越大(电导率越大)，反射本领越大。 同一种金属，入射光频率(波长)不同， 反射率也不同。频率较低的红外线主要对金属中的自由电子发生作用，而频率较高的可见光和紫外光可对金属中的束缚电子发生作用。 * *