2022-2023学年高二物理竞赛课件：平面波在金属表面的反射和透射

平面波在金属表面的反射和透射 平面波在金属表面的反射和透射 满足/()>>1的金属称为良导体 下面证明，金属内部的自由电子只分布于金属表面 对H的旋度两边求散度： 注意到任意旋度的散度为零，得到 受抑全反射 改变倏逝波所在区域的大小，使部分非均匀倏逝波转变成均匀波的过程 图示结构中，n1>n2和n3>n2，改变d，就能改变r和t 倏逝波光强 n1 n2 n3 d r t 受抑全反射的应用 P G d P1 P2 由E的散度 得 也就是 由于弛豫时间极短，所以，即使导体内部存在电荷，也会很快消失 金属中的麦克斯韦方程组 金属内部，电荷密度＝0，所以，麦克斯韦方程组为 金属中的波动方程 对麦克斯韦方程组中第三式两边取旋度 将第四式代入，并利用第一式和矢量恒等式，得到金属中的波动方程 金属中的波数 将平面波解 可见，波数k是复数， 可写成 带入上述波动方程，得 金属中的波矢量 把波数平方写成矢量形式 上式两边的实部和虚部分别相等，得到 金属中的平面波 令金属中的平面波形为 设金属表面为xy平面，z轴指向金属内部。当平面波垂直于金属表面入射时，和都与z轴同方向。平面波表达为 光波在金属表面的穿透深度 对于良导体 定义波的振幅衰减到表面处振幅的1/e的传播距离为穿透深度z0 典型穿透深度 z0310-9m=3nm 金属的复介电系数 空气、金属中麦克斯韦方程组的复数形式 引入复介电系数 $