如何理解間距為四分之一波長的特定厚度雙層金屬膜對該波長的光的完全吸收?
參考文獻(還是70年前的古老文獻):
L. N. Hadley and D. M. Dennison, J. Opt.
Soc. Am. 37, 451(1947).
這個模型和我做的方向有些相似的地方。當然我是做微波的,對光的部分不太了解。
從電路的角度,就是阻抗匹配的工作。這個模型依然可以用微波傳輸線的方式分析,只要相互作用的部分是TEM波就可以,不要求一定要有電氣連接。終端Z=0的鏡面經過1/4波長阻抗變換,到金屬1等效為開路,而金屬1的等效阻抗為Z1=377Ω,剛好和自由空間波阻抗匹配。
金屬1在空間的阻抗等於方塊阻抗的條件是厚度足夠薄,這時候針對於散射波,金屬兩側的電場Es基本相等,磁場Hs等值反向。對總場,根據積分形式的Maxwell第一方程和面電流J與電場E的本徵方程可以得到 (Ei-Es)/(2Hs)=方塊電阻 的關係。
從相位疊加的角度來說, 入射波打到金屬1發生散射,後向散射波(即反射波)相移為180;前向散射波與入射波疊加後相移為0,經過1/4波長介質到鏡面金屬2反射回來,相移為360,與反射波相差180度相消。這是專門用來抵消反射波的,本身不諧振,不過如果你把金屬1去掉留下的部分叫諧振腔也不是不可以。
可以用等效參數去理解。如果要獲得百分之一百的吸收,那麼就不能有反射。那麼要求其阻抗跟空氣中匹配。在偕振點附近,有效電磁參數變化很快,往往可以找到一點,使其阻抗與背景一致。再加上金在光頻段相當於損耗介質,所以可以全部吸收入射光。
手機打字,見諒!你就用菲涅爾干涉相消也能解釋啊,或者,多層結構也可以用Transfer matrix method(TMM)一算就出來了,也不需要用COMSOL 來驗證==Kajtár G, Kafesaki M, Economou E, Soukoulis C. Theoretical
model of homogeneous metal–insulator–metal perfect multi-band absorbers for the
visible spectrum. Journal of Physics D: Applied Physics. 2016;49:055104.至於你說的電學參數或者用RLC電路來解釋微納結構的光學吸收特性,這個也不是啥大新聞了。
Valagiannopoulos CA, Tukiainen A, Aho T, Niemi T, Guina M,
Tretyakov SA, et al. Perfect magnetic mirror and simple perfect absorber in the
visible spectrum. Physical Review B. 2015;91.
類似Salisbury Screen吧,在Munk的頻率選擇表面一書里有介紹的
四分之一阻抗變換器
光和電磁場理論同源,任何一本電磁場理論或者天線原理的書都有講。
兩層反射光干涉相消
這剛好是F-P腔,滿足共振條件,能量局域在金屬板之間
自己回答一下,今天終於發現這種結構也可以應用在隱形飛機之類的吸波材料上,叫做Salisbury屏,然而應用在紅外波段上時很多人就將其當成了光學諧振腔。雖然光學和微波射頻都和麥克斯韋方程組有關,但是看來融會貫通不容易啊
這個現象好像叫CPA(干涉完美相消)
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