當一束光照到一個帶電金屬小球,會因光波電場與磁場的作用而發生電荷分布的變化嗎?
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當一束光照到一個帶電金屬小球,會因光波電場與磁場的作用而發生電荷分布的變化嗎?這種情況下,是光的波動性還是光的粒子性佔主導因素?
如果光子能量小於金屬的逸出功,是波動性佔主導,這時候光是電磁場,金屬表面會產生微弱電流(可以看做是局部電荷的往複運動),對電磁場產生屏蔽作用,場強隨進入金屬的深度指數衰減。
如果光子能量大於金屬的逸出功,則粒子性主導,這時候有電子發射出來,金屬整體帶電量和分布就變化了。Plasmon(中文:http://t.cn/RLdtLql)
突然發現自己好像沒仔細審題啊。似乎題主關心的是金屬表面有凈電荷的時候,自由電荷對光的響應,而我之前討論的是金屬體內的自由電子對光的響應。表面凈電荷的情況目前沒想明白,想清楚了再更吧。也許要考慮表面等離子。
另外波動性和粒子性的問題:其實就是連續介質的麥克斯韋方程是否適用的問題。原則上說,只要光的波長遠大於介質內部的微觀尺度(如費米波長),頻率遠小於介質內部的特徵頻率(比如逸出功和等離子頻率),就不用考慮光的粒子性。---------------原答案分割線
會的。當光的頻率小於金屬等離子頻率的時候,光會被金屬內由光激發產生的電子運動給屏蔽掉,直接的結果就是光的完全反射。一般金屬的等離子頻率在紫外波段,因此可見光基本都會被反射,這就是為什麼大多數金屬看起來都是白亮白亮的。當光的頻率大於等離子頻率的時候,光子的能量會轉化為等離子(電子的密度波)的能量在金屬內部傳播並耗散,因此有些金屬是有顏色的。
定性估計一下。首先,平時所說的光波,就算是可見光範圍,是500nm左右波長量級,這意味著其頻率很高,是10^15Hz量級。考慮到金屬球本身還有一定的電阻。實際上這樣快速震蕩的電場對電荷重新分布的影響可以忽略的。
會,主要是光的電場分量使得價帶上的自由電子與核產生極化,形成內部電場,其會隨著入射電場頻率變化而變化。對塊體和平板是spp,對納米材料是lspr。輪到我理髮了,回頭補充。
當然。。基礎知識
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