金属光学

下面主要讨论金属的光学性质和根据经典电子理论(见金属电子论)来简单分析金属的光学性 质。

金属对光的反射，同样可根据菲涅耳公式来计算有关各量。线偏振光经金属界面反射一般成为椭圆偏振光。

在金属的强吸收区，光波仅能进入其界面内极薄一层地区。按照交流电输送技术用语，人们亦称此为趋肤效应。

金属的光学常数n、χ随波长改变，即二者有色散。按照固体理论，红外区以远是金属中传导电子(经典自由电子)同光相互作用起主导的波段，即色散机制来自导带电子的带内运动;而紫外一端，光子能量较高，金属电子的带间跃迁开始参与作用。

金属光学常数的色散特性，主要是长波部分，可用经典电子模型来说明。按照这 一模型，金属中存在大量脱离原子束缚的自由电子，金属的导电性、导热性等均归于其自由电子的行为。

在静电场下，金属中的自由电子获得附加定向速度，形成传导电流。严格计算需借助统计理论。

反常趋肤效应。电磁场的趋肤深度与金属的电导率成反比。降低金属温度T，可减小趋肤深度。当趋肤深度接近甚至小于金属中传导电子的平均自由程时，就必须考虑电磁场的空间 衰减对电子运动的影响。这时通常的欧姆定律和以此为基础的经典理论均告失效，结果产生反常趋肤效应。这主要是一个高频和低温效应，显然这时传导电子在金属内表面上的散射机理和能量损失决定吸收率。

1940年，由于雷达研究的需要，A.皮帕德在测量Sn的高频低温电导率时发现了这一效应。随后有人给出了详细的理论分析。

光学现象的量子理论涉及金属的微观结构，已归入固体物理学。在金属光学的经典理论中，出发点是麦克斯韦方程组，在麦克斯韦方程中只需加入与金属电导率有关的项，并引入复电容率，就可以把金属中遵守的电磁方程组简化成与在普通透明介质中的完全相同的形式，对透明介质适用的所有结论均可在形式上用于金属。光在金属表面反射及在金属中传播时表现出来的特殊行为都起因于消光系数χ的存在。

经典金属光学研究的问题包括:光在金属表面反射时的能量分配和偏振结构、n和χ的实验测量、经典色散理论、正常趋肤效应和反常趋肤效应等。