МЕТАЛЛООПТИКА

Раздел физики, в к-ром изучается вз-ствие металлов с эл.-магн. волнами оптич. диапазона (электродинамич. св-ва металлов). Для металлов характерны: большие коэфф. отражения волн R в широком диапазоне длин волн l, что связано с высокой концентрацией в металле эл-нов проводимости. Взаимодействуя с эл.-магн. волной, падающей на поверхность металла, эл-ны проводимости создают переменные токи, в результате чего большая часть энергии, приобретённой ими от эл.-магн. поля, излучается в виде вторичных волн, к-рые, складываясь, создают отражённую волну. Часть энергии, поглощённая эл-нами, передаётся ионам решётки благодаря вз-ствию их с эл-нами. Токи проводимости экранируют внешнее эл.-магн. поле и приводят к затуханию волны внутри металла (см. СКИН-ЭФФЕКТ).

Эл-ны проводимости могут поглощать сколь угодно малые кванты ћw эл.-магн. энергии (w — частота излучения). Поэтому они вносят вклад в оптич. св-ва металла, к-рый особенно велик в радиочастотной и ИК областях спектра.

Оптич. св-ва металла связаны с его комплексной диэлектрической проницаемостью

e(w)=e'(w)-i(4p/w)s(w) (e'— диэлектрич. проницаемость за вычетом вклада эл-нов проводимости, s — электропроводность металла) или показателем преломления n=n'-ic=?e (c — показатель поглощения). Комплексность n отражает экспоненциальное затухание волны внутри металла. В ИК и оптич. области частот в первом приближении e(w)=e(w)-(wп/w)2, где wп — плазменная частота эл-нов.

ОПТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ

* Соответствует l=0,5893 мкм.

При частотах w?wп в металле возбуждаются п л а з м е н н ы е к о л е б а н и я эл-нов. Они приводят к появлению области прозрачности при w»wп.

В УФ диапазоне R падает, и металлы по своим оптич. св-вам приближаются к диэлектрикам; при ещё больших частотах (рентг. область) оптич. св-ва определяются эл-нами внутр. оболочек атомов, и металлы не отличаются от диэлектриков. Как и в диэлектриках, в металлах наблюдаются полосы поглощения, связанные с резонансным возбуждением переходов между разными энергетич. зонами эл-нов. Эти резонансы приводят к особенностям в e'(w). Благодаря сильному вз-ствию эл-нов полосы поглощения в металле значительно шире, чем в диэлектрике. Обычно у металлов наблюдается неск. полос, расположенных гл. обр. в видимой и ближней УФ, реже в ИК областях спектра.

Волны, отражённые от поверхности металла, поляризованные в плоскости падения и перпендикулярно к ней, имеют разность фаз. Поэтому плоско поляризованный свет после отражения становится эллиптически поляризованным. В отличие от диэлектриков для волн, поляризованных в плоскости падения, всегда R?0.