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1、光波在金属表面的反射和透射,与前面讨论的均匀透明介质相比,金属最 显著的特点是：一般它为良导体。即有：电导率0 很大，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，不仅与它的大小有关，还与外场的频率有关。,光波在金属表面的反射和透射,一般金属导体/数量级为1017s，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
2、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：,（关于耗散功率密度）考虑最简单情形：长度为Dl，横截面为DS 的一段导体，电阻为R，内部电场为E，电流为I，两端电压为U，电流密度为J，则单位时间的焦耳热损耗,单位体积单位时间的焦耳热损耗为,当J 和E 方向不一致时，应改写为，它适用于一般情形。,耗散（Dissipation）功率密度,说明：,在 中，第一项是位移电流，第二项是传导电流。传导电流引起的焦耳热损耗，其平均耗散功率密度,讨论：,位移电流与电场存在 p/2 相差，在一个周期内不消耗功率。,复介电常数的引入,时空分离,波动方程,金属,电
3、介质,定义,对复电容率，实部对应位移电流的贡献，不引起电磁波功率耗散；虚部是传导电流的贡献，引起能量耗散。,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,一般又可表示为:,金属中的波函数,振幅指数衰减,沿x方向行进的平面波,把波振幅降至原值的 1/e 时传播的距离称为穿透深度，以 表示，即,穿透深度,对于金属良导体,穿透深度为:,对于高频电磁波，电磁场以及和它相互作用的高频电流仅集中于表面很薄一层内，这种现象称为趋肤效应。人们在轮船舱内或火车厢里用收音机不易收到电台的原因就在此。,趋肤效应,对于银来说：,可见,光波只能透入金属表面很薄的表层.,光波的穿透深度趋肤效应,对高频电磁
4、波，电场、磁场和电流均存在趋肤效应。,二,金属表面的反射,菲涅耳方程,电介质,金属,适用于,相同形式的波动方程！,用复折射率 代替实折射率n,折射角变成复数形式,即,反射系数,复数非折射角！,改写后的菲涅耳公式,其反射比表示式为:,正入射时有:,w 越小（l 越大），R 越接近1。微波或无线电波的频率很小，一般金属均可近似看作理想 导体（），电磁波近似全部反射（如微波炉）。,进入导体的电磁波诱导传导电流，传导电流激发的电磁场将减弱原电磁场（否则不稳定），使导体内电磁场迅速衰减，电磁波只能透入导体表面薄层。薄层厚度与w 和s 有关。w 或s 越大，厚度越小。导体内诱导的传导电流激发电磁场形成反射电磁波。反射波强度接近入射波，对于良导体，入射波能量几乎全部反射。同时，实际导体有焦耳热损耗，电磁波能量部分耗散，一般情况，良导体吸收很少部分电磁波能量。,讨论：,物理图象：,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）有一极小值,但 的极小值不等于零。所以金属表面反射时不会产生全偏振现象。（3）相位变化：由于 是复数,也是复数,这表示反射光相对于入射光,s波和p波都发生了相位变化。随着1的不同，相位变化值介于0与之间。并且s波和p 波的相位变化一般不同。（4）频率依赖：金属对低频光有较高的反射率。,
