作者fragmentwing (片翼碎梦)
看板Physics
标题[闲聊] 金属 透明 全反射
时间Tue Mar 22 10:52:29 2022
如题
前面玻璃那篇让我发现板上对於「金属全反射」的议题,好像有些人满好奇的
想着也许有些人只是不敢问或不知道怎麽问,正巧我算有修过相关课程,於是就有了这篇
以下并不包含计算过程(当年笔记後来检查有些地方应该是抄错了XD),仅含文字叙述
要推算金属的反射率,首先要从Lorentz oscillator开始推算,这是原子被激发的模型
并且大致上需要先知道
1.折射率与介电系数间的关系
2.折射率与反射率的关系(KK-relationship)
3.电磁波的角频率与能量大小的关系
4.吸收率与角频率、波向量之间的关系
推导过程中会先得到原子极化率(atomic polarizability)
接着将原子极化率代入介电系数後,可以经过整理分离出介电系数实部与虚部的部分
这时可以得到一个很关键的数据--电浆频率(plasma frequency)
电浆频率内容包含电子带电量、电子质量与总价带电子密度
其中只有总价带电子密度是可变量,开根号後与电浆频率成正比
接着就进入Drude model的假设,这模型中假设:
1.价带电子即自由电子
2.可推得理想金属的epsilon2 = 0 aka 介电系数虚部为零
接着:
由kk-relationship可以推出反射率与电浆频率的关系
由角频率与吸收率的关系可以推出吸收率与电浆频率的关系
得到上述两个关系式後我们可以发现,当电磁波的频率小於电浆频率时
反射率为1,吸收率为0
而可见光之所以会被金属全反射的原因就是因为可见光的频率小於金属的电浆频率
反之,紫外光的频率高於金属的电浆频率,就不会被全反射
备注:
1.KK-relationship和Drude model喂狗会查到别的东西
欲获得相关资料,请从光谱学的方向开始查
2.此模型只能用於金属,而且半导体和绝缘体在紫外光区的吸收率会上升
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1F:推 leptoneta: 这和表面电浆共振(surface plasmon resonance)有关吗 03/22 12:24
2F:→ fragmentwing: 查了下维基百科的说明 应该是同一套 因为都是从受激 03/22 14:14
3F:→ fragmentwing: 共振模型出来的 03/22 14:14
4F:→ fragmentwing: 再往下看就有提到drude model了 而且按照我这边的笔 03/22 14:22
5F:→ fragmentwing: 记 应该也不用考虑damping effect 我笔记上是写频率 03/22 14:22
6F:→ fragmentwing: 在10^14HZ以下(波长大於3000奈米)才有影响 你提的 03/22 14:22
7F:→ fragmentwing: 这东西它的范围看维基是说只讨论到红外光和可见光 03/22 14:22
8F:推 chiralvosky: 感谢:) 03/23 21:24