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文档简介

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8/17/20241.3.1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。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μεα代替了με。其中金属中的单色平面光波，其光场表示式为8/17/2024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ω的函数。8/17/20241.3.2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(θr=θi)传播的均匀波(等振幅面与等相位面一致)。由于rs为复数值，在界面上的反射波与入射波也相差一个相位φrs。8/17/2024s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φts。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。

8/17/2024p分量的反射、折射波讨论方法与s分量相同。由于φrp与φrs不同，金属表面的反射将改变入射光的偏振态。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Δφ=φrp-φrs，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ε、μ、σ等物质常数。--椭偏法测量金属的折射率8/17/20241.3.3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，

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