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激光对金属材料的影响

2013-12-19 17:37:43

    导电媒质的特征是存在许多未被束缚的自由电荷,对金属来讲,这些电荷就是电子,其运动构成了电流,因此金属的电导率很大,几十某时刻存在电荷密度,也会很快地衰减未零,可以认为金属中的电荷密度为零。实际金属中,传导电子和进行热扰动的晶格或缺陷发生碰撞,将入射的光波能量不可逆地转化为焦耳热。因此,激光切割机的光波在金属中传播时,会被强烈地吸收。

    当光照射在清洁磨光的金属表面时,金属中的自由电子将在光波电磁场的作用下强迫振动,产生次波,这些次波构成了很强的反射波和较弱的透射波,这些透射波很快地被吸收。

    由物理光学可知,金属材料的折射率为复数,光波在金属中传播时,定义光波振幅衰减到表面振幅的1/e处的传播距离为穿透深度,这个穿透深度小于波长数量级。一种材料若是透明的,它的穿透深度必须大于它的厚度。可见光波只能透入金属表面很薄的一层内,因此通常情况下,金属是不透明的。

    金属对光波的作用是强吸收和强反射。强吸收指的是在小于波长数量级的穿透深度内,金属中的传道电子将入射的光波能量转化为焦耳热,但由于穿透深度很小,因此电子耗散的总能量很少。强反射指的是由于技能书表面的反射率比透明媒质高得多,大部分入射能量都被金属表面反射。各种金属因其自由电子密度不同,反射光波的能力不同。一般情况,自由电子密度越大,即电导率越大,反射率越高。

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