【材料学】为什么没有透明的金属

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精华笔记

玻璃为什么是透明的？镜子为什么能反光？这都属于材料的光学属性。

一、透明的原理

1. 大致来说，透明的东西基本都是绝缘体，但绝缘体并非都是透明的；

2. 光是电磁波，当光线射入物体时，会与物体中的原子、分子以及自由电子发生耦合；

3. 导体中有大量的自由电子。自由电子容易与电磁波发生耦合，并被激发到能量更高的状态，所以金属导体基本都是不透明的；

4. 绝缘体中自由电子很少，光线射入后不易与其发生耦合，所以透明的东西通常是绝缘体。

二、镜子的原理

1. 镜子大多是由金属制成的，如铝、银、铜等，恰恰是因为电磁波易于与金属中的电子发生耦合；

2. 从能量的角度来看，大部分光线一旦进入金属表面就会被反射掉；

3. 镜子需要把金属表面抛光、磨平，否则在金属表面发生的是漫反射。漫反射会让金属看上去有光泽，但无法达到镜面的反射效果。

三、折射率

1. 光线进入介质后与介质的原子发生耦合，但是这种耦合并不稳定。原子被激发后会放出光子，但是激发和放出光子的过程会消耗时间；

2. 所以从总体效果上看，光进入介质后会减速，折射率就被定义为光速比上光在介质中的运动速度。例如，玻璃的折射率大约为1.5，意思就是光在真空中的传播速度大约是在玻璃中的1.5倍；

3. 折射的一般规律是，当光线进入不同介质后，入射光和折射光分别位于法线的两侧。负折射率意味着介质有超强的折光能力，可以使入射光和折射光位于法线同侧；

| 正常折射（左）和负折射（右）

4. 由于负折射材料有强大的折光能力，可以用来做隐身材料。原理是让光线进入材料后，沿材料表面绕行至物体前方，从而达到隐身的效果。