2022-2023学年高二物理竞赛课件：光波在金属表面的透射和反射

光波在金属表面的 透射和反射 光波在金属表面的 透射和反射 与前面讨论的均匀透明介质相比,金属最 显著的特点是：一般的它为良导体。 即有 ： 电导率σ≠0 ，且 。 这里是介电常数，是作用于金属上的外界电磁场的角频率。上式表明，金属是否为良导体，不仅与它的σ大小有关，还与外场的频率有关。 光波在金属表面的 透射和反射 一般金属导体/数量级为10－17s，只要电磁场的频率 1017HZ (19nm)一般金属导体可看作良导体。 在 1017HZ的电磁波作用下，金属内部的自由电子只分布于金属表面。金属内部电荷体密度=0,并且自由电子在表层形成表层电流（j= E)。所以金属是不透明的。 此电流的存在,将使入射波产生强烈的反射，并使透入金属内部的波迅速地耗散为电流的焦耳热。 金属中的波动方程 由于在金属内部： =0， 麦克斯韦方程变为： 由此，得到波动方程为： 复介电常数的引入 时空分离 波动方程 金属 电介质 引入复相位速度 和复折射率 折射率和速度色散 引入复传播常数 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 金属中的波函数 振幅指数衰减 相位传播 光波的穿透深度－趋肤效应 对于金属良导体 穿透深度 10－2倍波长的量级，衰减快于倏逝波! 对于铜： 金属表面的反射 称为衰减指数（消光系数） 菲涅耳方程 电介质 金属 适用于 相同形式的波动方程！ 反射系数 1.垂直入射时反射率 2. 斜入射时 ： 复数非折射角！ 金属反射曲线的特点 与电介质的反射率曲线相比较有几个特点： （1） （2）Rp有一极小值,但 Rp的极小值不等于零。所以金属没有反射全偏振现象。 （3）相位变化：由于2是复数,rs、rp也是复数,这表示反射光相对于入射光s波和p波都发生了位相跃变。随着1的不同，位相跃变值介于0与之间。并且一般地s波和p 波的位相跃变不同。 （4）频率依赖：金属对低频光有较高的反射率。 欲透射加强,则有: 在可见光范围内取： $