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金属为什么有金属光泽? 第1页

  

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这主要是个物理问题,而不是化学问题。

首先,自由电子的电磁响应(lorentz 方程)决定了金属对低于某一个频率(plasmon frequency)的光子具有较强的反射率,超过这个频率的光子则完全透明。这可以理解为频率过高,自由电子由于惯性,其震动无法赶上导致。可以想像,这个频率起点和电子的质量有关,而且成反比。大部分金属的这个plasmon frequency都远远大于可见光,所以金属反射可见光。这是形成光泽的前提条件;

当然,实际金属的电磁响应还和金属材料的能带结构有关,例如过渡金属(金,铜)等会在蓝光出存在吸收峰,因此红光处存在较强反射。这些性质可以由多个共振中心叠加的的自由电子响应来解释(lorentz-drude Model)。

其次,金属的表面比较光滑平整,因此能对入射光进行满足snell's law的平面反射。这样一来取决于光源的位置,人眼看到金属反射出来的光强和观测角度有关,这就是所谓“光泽”。

如果把金属磨成粉末,由于漫反射则不存在光泽了。当金属粉末不太小时,由于粉末表面不规则,将入射光的能量按多个角度进行反射,人在任意一个位置观测时,总会觉得其反光强度小于周围环境的照度,因而产生“黑色粉末”的错觉。如果放在显微镜下观测就能知道金属粉末并不黑。




  

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