15. Распространение света в проводящих средах. Комплексный показатель преломления. Отражение света от поверхности проводника. Глубина проникновения. Закон Бугера.

=𝛆-i , ==n+ix. В сильно поглощающих средах и минимальная часть преобладает над вещественной. cos_= R_s=_se^if R_p=P_peⁱ.

При линейной поляризации подающего света с произвольным в отраженной волне появляется сдвиг фаз, приводящий к поляризации отраженного света. Отраженный свет остается линейно поляризованным, если палающий свет  или -поляризован. =0 =\2

Нормальное падение света: R=, =RR*. Оптическая постоянная для He (=589,3мм)

Волновой вектор,прошедший в Не волны при нормальном падении имеет только z-составляющую.

Е₂(z,t)=2E₀exp{-}exp{-i(t-z)}

d==проникновение света в Не

Закон Бугера: I=I₀ e^-z, -линейный показатель поглощения. I=I₀ exp{-₂}

(по электромагнитной теории Максвелла): Отражение света от поверхности металла, как и его распространение в нем, может быть рассмотрено на основе материальных уравнений, в которых диэлектрическая проницаемость e(w) комплексна. Соответственно показатель преломления n – тоже комплексный:. (4.96)

В сильно поглощающих средах и металлах мнимая часть преобладает над вещественной. Частичное проникновение света в металл создает токи проводимости. С ними связано выделение джоулевой теплоты, т.е. поглощение света – необратимое превращение электромагнитной энергии в энергию хаотического теплового движения. Чем выше проводимость металла, тем меньшая доля падающего света проникает в металл и поглощается там. В идеальном проводнике, которому формально соответствует , потери на джоулеву теплоту вообще отсутствуют, так что падающий свет полностью отражается.

Пусть из вакуума на металл падает плоская монохроматическая волна с волновым вектором (рис.4.14);– волновой вектор отраженной волны. Во второй среде волна неоднородна и.(4.97)Тогда, как и при выводе формул Френеля:.

k₂ -направлена вдоль границы вещественна, мнимая часть вектора k₂ поверхности металла. Поэтому плоскости равных амплитуд прошедшей волны параллельны границе раздела. Вектор _плоскостям постоянных фаз и характеризует направление прошедшей волны. Угол y называется вещественным углом преломления. Отношение зависит от угла падения (в отличие от диэлектриков).

Формулы Френеля cosq₂ как комплексную величину, тогда коэффициенты отражения тоже комплексны:

В общем случае . При линейной поляризации падающего света с произвольным азимутом в отраженной волне появляется сдвиг фаз, приводящий к эллиптической поляризации отраженного света. Отраженный свет остается линейно поляризованным, если

1. падающий свет s– или p–поляризован;

2. ;

3. 3).

При нормальном падении:;.

У металлов c² значительно больше другого слагаемого. Поэтому .

Волновой вектор прошедшей в металл волны при нормальном падении имеет только z – составляющую:;—глубина проникновения.

При достаточно высоких частотах роль «силы трения» в уравнениях колебаний электрона (см. раздел по дисперсии) становится несущественной. Случай g = 0 формально соответствует «идеальному» металлу с s®¥.При , аследует = 1, т.е. отражение от поверхности идеального проводника полное.Закон Бугера. Для затухающей волны, распространяющейся вдоль оси Z, интенсивность излучения:

.

Отсюда получаем зависимость:,

называемая законом Бугера, где a – линейный показатель поглощения. Другой вид закона Бугера (см. (4.104)):,гдеl₀ – длина волны света в вакууме.