Поглощение лазерного излучения металлами

Для непрозрачных твердых тел доля падающего монохроматического излучения, поглощенная телом, равна

А = ε = 1 ‑ r₀,

где А – поглощательная способность, ε – степень черноты, R₀ – отражательная способность при нормальном падении излучения. Значения R₀ и e можно вычислить по данным измерений оптических постоянных или комплексного показателя преломления. При комплексном показателе преломления,

m = n ‑ ik,

отражательная способность в случае нормального падения излучения равна

R₀ = [(n - 1)² + k²]/[(n + 1)² + k²],

а степень черноты равна

ε = 4n/[(n + 1)² + k²].

Для металлов в общем случае n и k являются функциями длины волны и температуры. Изменения n и k с длиной волны и соответствующие изменения ε для Ti при 300 К показаны на рис. 1. Очевидно, что и n, и k относительно слабо зависят от λ в интервале длин волн 0,4 < λ < 1,0 мкм, а e в этом интервале велика. При больших λ, n и k быстро увеличиваются с λ, а ε падает до небольшой доли своего значения на более коротких длинах волн. В ИК-области e ~ 1/λ^1/2 при постоянной температуре. Так как e ~ r^1/2, где r – электрическое сопротивление, возрастающее с температурой, ε (λ) также увеличивается с температурой в ИК-области.

Температурная зависимость ε (λ) при λ£1 мкм более сложная, однако полное изменение ε меньше, чем в ИК-области. В видимой области спектра ε обычно несколько уменьшается с ростом температуры.

Рис. 1. Зависимость e, n и k от длины волны λ для Τi при 300 К

Дата добавления: 2015-07-20