Введение
Глубина проникновения - это мера того, насколько глубоко свет или любое электромагнитное излучение может проникать в материал. Она определяется как глубина, на которой интенсивность излучения внутри материала падает до 1/e (около 37%) от его исходного значения на (или, точнее, прямо под) поверхностью. Когда электромагнитное излучение падает на поверхность материала, оно может быть (частично) отражено с этой поверхности, и будет иметь место поле, содержащее энергию, передаваемую в материал. Это электромагнитное поле взаимодействует с атомами и электронами внутри материала. В зависимости от природы материала, электромагнитное поле может проникать очень далеко в материал или может быстро исчезать. Для данного материала глубина проникновения, как правило, будет функцией длины волны.
Penetration depth is a measure of how deep light or any electromagnetic radiation can penetrate into a material. It is defined as the depth at which the intensity of the radiation inside the material falls to 1/e (about 37%) of its original value at (or more properly, just beneath) the surface. When electromagnetic radiation is incident on the surface of a material, it may be (partly) reflected from that surface and there will be a field containing energy transmitted into the material. This electromagnetic field interacts with the atoms and electrons inside the material. Depending on the nature of the material, the electromagnetic field might travel very far into the material, or may die out very quickly. For a given material, penetration depth will generally be a function of wavelength.
Постоянная ослабления
Постоянная затухания электромагнитной волны при нормальном воздействии на материал также пропорциональна мнимой части показателя преломления материала n. Используя вышеуказанное определение (на основе интенсивности), следует следующее соотношение: где обозначает сложный показатель преломления, является радианной частотой излучения, c - скорость света в вакууме и длина волны. Обратите внимание, что это очень зависит от частоты, как и его мнимая часть, которая часто не упоминается (она по существу равна нулю для прозрачных диэлектриков). Сложная рефракционная величина металлов также редко упоминается, но имеет такое же значение, что приводит к точной глубине проникновения (или глубине кожи), данной формулой, которая действительна до микроволновых частот. Связь между этими и другими способами определения распада электромагнитного поля может быть выражена математическими описаниями непрозрачности. Это только указывает на распад поля, который может быть вызван поглощением электромагнитной энергии в среде с потерями, или может просто описывать проникновение поля в среду, в которой не происходит потерь (или комбинация этих двух). Например, гипотетическое вещество может иметь сложный индекс преломления. Волна войдет в эту среду без значительного отражения и будет полностью поглощена в среде с глубиной проникновения (в силе поля) , где длина волны вакуума. Другой гипотетический материал со сложным индексом преломления также будет иметь глубину проникновения 16 длин волн, однако в этом случае волна будет идеально отражаться от материала! Фактического поглощения излучения не происходит, однако электрические и магнитные поля хорошо проникают в вещество. В обоих случаях глубина проникновения определяется непосредственно из мнимой части показателя преломления материала, как это описано выше.
where denotes the complex index of refraction, is the radian frequency of the radiation, c is the speed of light in vacuum and is the wavelength. Note that is very much a function of frequency, as is its imaginary part which is often not mentioned (it is essentially zero for transparent dielectrics). The complex refractive index of metals is also infrequently mentioned but has the same significance, leading to a penetration depth (or skin depth ) accurately given by a formula which is valid up to microwave frequencies. Relationships between these and other ways of specifying the decay of an electromagnetic field can be expressed by mathematical descriptions of opacity. This is only specifying the decay of the field which may be due to absorption of the electromagnetic energy in a lossy medium or may simply describe the penetration of the field in a medium where no loss occurs (or a combination of the two). For instance, a hypothetical substance may have a complex index of refraction A wave will enter that medium without significant reflection and will be totally absorbed in the medium with a penetration depth (in field strength) of , where is the vacuum wavelength. A different hypothetical material with a complex index of refraction will also have a penetration depth of 16 wavelengths, however in this case the wave will be perfectly reflected from the material! No actual absorption of the radiation takes place, however the electric and magnetic fields extend well into the substance. In either case the penetration depth is found directly from the imaginary part of the material's refractive index as is detailed above.