光波在金属表面上的反射和折射课件_第1页
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文档简介

1、1.3 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； 1.3.1 光波在金属中的传播 1.3.2 光在金属表面的反射和折射 1.3.3 金属表面反射的频率特性,1,光波在金属表面上的反射和折射,1.3.1 光波在金属中的传播,设金属是一种介电常数为、磁导率为，电导率为的均匀各向同性介质，则物质方程中的J=E必须予以考虑,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(1-13)式的差别在于以复数值代替了,其中,金属中的单色平面光

2、波， 其光场表示式为,2,光波在金属表面上的反射和折射,复波数 复折射率,复波数,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，都是光频率的函数,3,光波在金属表面上的反射和折射,1.3.2 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,s分量的反射波(波矢k(r)为实数值)： 按照反射定律(r=i)传播的均匀波(等振幅面与等相位面一致)。 由于r

3、s为复数值,在界面上的反射波与入射波也相差一个相位rs,4,光波在金属表面上的反射和折射,s分量的折射波(波矢k(t)为复数值,金属中的折射光是一个沿-z方向衰减的非均匀波。 z=常数的平面为等振幅面； 等相位面为平面，满足,在界面上的任意点、任意时刻，折射光与入射光都相差一个相位ts,折射光的透射深度很小(nm级)。入射光只能透入金属表面很薄的一层内。 在通常情况下，金属是不透明的，只有把它做成很薄的薄膜(比如镀铝的半透膜)时，才可以变成半透明的。,5,光波在金属表面上的反射和折射,p分量的反射、折射波,讨论方法与s分量相同。 由于rp与rs不同，金属表面的反射将改变入射光的偏振态。 若入射

4、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=rp-rs，而使反射光变成椭圆偏振光。 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、 等物质常数。- -椭偏法测量金属的折射率,6,光波在金属表面上的反射和折射,1.3.3 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,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

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