如何计算金属反射和吸收？

即使是相同情形材料，对激光的吸收系数也都是变化的，这种变化将影响反射，对不透明材料：

反射系数=1-吸收系数

对透明材料：

反射系数=1-（穿透系数+吸收系数）

对金属而言，热辐射主要是被电子云中的自由电子吸收，吸收了辐射的自由电子产生自由振动和二次辐射而不破坏原子的结构，因此从可见光波到非常长的直流波，金属材料的反射都是很高的，如图2.5所示。当波前面达到金属的表面时，表面所有的自由电子在相位上产生振动，相对于入射光束相位产生180°的电场，概括来看该电场是一束光，其反射角等于入射角，金属结构内电子云的存在意味着辐射不可能穿透太厚的金属，仅能达到一到两个原子直径的深度，金属是不透明的，他们通常呈现金属光泽。

图2.5 波长与常用金属反射率的关系

在空气中的绝缘体或金属表面对正常入射角度的光线的反射系数可通过折射系数n、消光系数k来计算：

R=[（1-n）2+k²]/[（1+n）2+k²] （2.4）

对不透明的金属材料，吸收系数A为：

A=1-R

A=4n/[（n+1）2+k²] （2.5）(www.xing528.com)

表2.3和表2.4给出了这些常数的值，反射系数R是对一个完全平整光滑表面的情况而言的，当然这一情况是少有的。

电场变化的振幅E与深度d、真空中的波长λ的关系由Beer Lambert定律给出：

E=E₀exp（-2πkd/λ）

表2.3 1.06μm的激光对一些金属材料的折射与反射系数^[9]

电场的强度与振幅的平方成比例，因此强度与深度由下式给出：

I=I₀exp（-4πkd/λ） （2.6）

例如，对波长为1.06μm的激光，Fe的消光系数k为4.49，在0.038μm的表面下激光的强度将降低到1/e²（约为入射强度的0.13），对10.6μm的激光辐射，k为32.2，入射深度变为0.052μm。

表2.4 一些材料的折射系数与Brewster角