книги из ГПНТБ / Кизель В.А. Отражение света

четов описана в работах [109, ПО], а техника экспери­ мента— в [ПО, 111], см. также § 32—33).

Если пространственной дисперсией пренебречь уже нельзя и скин-эффект существенно аномален, теория ус­ ложняется. Описание среды с помощью только двух ве­

В работе [112] для коэффициентов отражения полу­ чены выражения через импедансы, различные для двух компонент поля, с характеристикой среды двумя комп­ лексными величинами — лонгитудинальной (е,) и транс­ версальной (е<) диэлектрическими проницаемостями (определяющими продольные и поперечные волны [017]):

где

+~ dk„

Zj- _ 8,(0 f шЧ - л2с2’

здесь

8,= Sf(C0, k) II 8,= 8;(CD, k ).

Если эффекты пространственной дисперсии пренебре­ жимо малы Bi— st— s’, принимая для в выражения

(28.10) й (28.11), получим

Когда пространственной дисперсией пренебречь нель­ зя, авторы предлагают процедуру расчета е;, sі, предпо-

лагая зеркальное отражение электронов, и получают ре­ зультаты, показанные на рис. 76. Отсылая за подробно­ стями теории строения металлов к оригиналу, укажем лишь, что разли­ чия в результатах стано­ вятся существенными в области, где время релак- ' сации велико:

ЮплТ> 10а - ІО3, (28.15)

ив области больших

графии [017]. Вводя феноменологически для описания поверхностных потерь (при отражении электронов) в

2) Особенно при больших ср и для электронов, у которых углы падения и отражения сильно различаются: первые велики, а вторые малы, т. е. когда электрон, пришедший из глубины, остается в слое при поверхности. Подробный анализ взаимодействия электронов с поверхностью дан в работе [ИЗ].

Более подробная и общая теория для сильной про­ странственной дисперсии, учитывающая разную глубину проникновения поперечных и продольных волн и уточ­ няющая некоторые выводы [ 112], развита в последнее время Силиным и Фетисовым [115] (ср. также [116]). Экспериментальная проверка этих формул представля­ ла бы большой интерес. Получаемые из приведенных теорий значения п и % уже нельзя, конечно, без даль­ нейшего анализа относить к металлу в объеме. Теория аномального скин-эффекта для радиодиапазона дана в работах [116, 117].

Теория для больших частот, учитывающая при ано­ мальном скин-эффекте также внутренний фотоэффект и поляризацию атомных остатков, развита в работах Гинз­ бурга [107] и Дингля [119]. Теория отражения совме­ стно с теорией внешнего фотоэффекта (который, если он есть, для металлов играет гораздо большую роль, чем внутренний) на квантовомеханической основе пред­ лагалась в работе [89], однако она не была доведена до применимых практически формул. Обзор и анализ этих теорий дан в работах [107—ПО], а также [018].

При переходе к более высоким частотам приближа­ ется область, где начинает уже играть роль электронэлектронное взаимодействие — возникают коллективные процессы (коллективные колебания свободных электро­ нов проводимости или слабо связанных валентных электронов, так называемые плазмоны). Как известно (см., например, [017, 112, 121, 122]), условием возникно­

2. В более коротковолновой области спектра металл приходится характеризовать двумя особыми константа­ ми для каждой из двух составляющих волны, если мак­

теории электрон-фононных столкновений исследованы теоретически в работе [126]; возможность предплавления и перехода металла в диэлектрик не учитывалась,

идля Ag обнаружено расхождение с опытом.

Втабл. 4 даны приближенные сведения о границах

областей, выделенных выше для некоторых металлов

(см. также [127]).

Согласно Мотулевич, нормальный скин-эффект имеет место в жидких и аморфных металлах, многих сплавах и некоторых металлах при комнатных температурах в видимой и ближней инфракрасной области. При Ткомн для одновалентных металлов в этих областях эффект может быть слабо аномален, для поливалентных метал­ лов это имеет место при всех температурах. Существен-

При отражении определенную роль играет также анизотропия металла; теория отражения для этого слу­ чая рассмотрена на примитивной модели поверхности Ферми [133]; в работе [134] дан обзор эксперименталь­ ных данных.

Некоторые соображения об отражении от сверхпро­ водящих металлов имеются в работах [116, 135, 136]. Экспериментально отличий от обычных металлов в от­ ражении обнаружить не удалось.

Отражение от жидких металлов интерпретируется лег­ че, чем от твердых. Здесь существенно легче получить чистые гладкие поверхности; аномальности скин-эффек­ та проявляются в меньшей мере, а чаще, как было ска­ зано выше, вообще отсутствуют в видимой части [137, 138]. Так же обстоит дело и для аморфных металлов.

В цитированных работах, а также в [139—142] иссле­ довалось, в частности, отражение жидкой ртутью. Об­ наружена существенная разница в отражении света жидкой и кристаллической ртутью. Изменение симмет­ рии (потеря трансляционной симметрии при плавлении) существенно влияет на поглощение энергии при меж­ зонных переходах и меняет проводимость и отражение. То же отмечалось при плавлении олова и свинца — кон­ центрация электронов проводимости менялась втрое.

Применять для металлов описанные в § 23 и 24 ме­ тоды исследования структуры поверхности трудно пото­ му, что свет, отраженный от металла, поляризован эл­ липтически, и обнаружить малую эллиптичность, соз­ даваемую поверхностными эффектами на фоне большой, чрезвычайно сложно.

Однако показано хорошее согласие результатов с классическими формулами (28.10) и (28.11), т. е. нор­ мальный характер скин-эффекта (средняя длина пробе-

О

межионное расстояние ~ 3 А), но отмечены некоторые отступления в абсолютных значениях R и угловых зави­ симостях от результатов расчета без учета поверхност­ ного слоя (и расхождение между константами, получен­ ными по измерениям R и по эллипоометрии).