高等光学课件chap3.2VIP免费

1、金属作为良导体的条件t0()tteD/E麦克斯韦第三个方程外场作用下传导电流J0tJ电流连续性方程＋＋＋＋＋＋＋＋JE1e/0衰减时间时ω足够小，导体内部电荷的衰减时间<<电磁波的周期就可以认为导体内部电荷在很短时间内衰减到零即导体为良导体1金属作为良导体的条件上式中为t=0时的电荷密度.00()tte若：iii复介电常数复折射率(1)rrrnninin()0itkrEEe�EiEt��对于平面波HiE�()HEiEiEiE�0无损耗介质0有损耗介质DHt�DHJt�有损耗的介质JE0E小大J小，电磁波损耗小J大，电磁波损耗大0iii复介电常数复折射率(1)rrrnninin复数光速cvn复数形式Helmholtzequation220EKE222()iKi2220EEEtt金属良导体内波动方程2、电磁波在金属界面上的折射复数波矢金属或有损介质ε是个复数，则：k令ki0~22EKE0itrrEEee平面波解复数波矢其中称为衰减常数，相位常数。,KK�、的大小~~K2||||2222/12222/122211211121zzki等幅面等相面xzI(绝缘体)II(导体)ψ1ψ22xxyyzz由边界条件''xxKK空气中虚部故金属中10x0x空气穿透深度（垂直入射）210zz波的振幅衰减到原振幅的1/e时相应的传播距离称为穿透深度穿透深度随频率ω增加而降低。00itritzrzEEeeEee等幅面等相面xzI(绝缘体)II(导体)ψ1ψ212222221111sin2sinmZnnknn介质中全反射时的穿透深度�、的方向一般情况下，和的方向并不一致。原因：没有x方向分量，有x方向分量����所以，金属中的透射波是非均匀波。良导体,1xz由方程平面波解：02200()nzzIEeIe022n吸收率：00()02()()002()020itkzzitnzitkrininzitnzEEeEeEeeEee���~复数折射率的含义衰减传播消光系数：n吸收系数：复数形式的折射率与传播“速度”等幅面等相面xzI(绝缘体)II(导体)电磁波在金属界面上的折射ψ1ψ2光波从真空入射到金属表面,在金属中的折射率为ñ。()0200itkzznzitrrEEeeEEee�或者相速度constrt等相面方程相速度2色散不同频率的电磁波在金属中传播时，相速度不同方向与一致相速度的方向代表了波在金属中的实际偏折方向：zxtg12电场和磁场的关系EiHEiKE11()HKEinE良导体的情况下2为指向导体内部的法线n()4()iHenE1)磁场比电场落后/4相位角。2)相对于真空和介质，金属中的磁场作用远大于电场。结论||1||HE3.1电磁波从空气正入射到金属表面对无损介质，反射率为：||112nnR对金属或有损介质，折射率为复数：n22(1)111(1)1||||ninRnni由上式可估计，对于nk>n的金属，其正入射时反射率都很大。3、电磁波在金属表面的反射对于良导体，利用正入射时，反射率为：018R1可见电导率...