Большая Советская Энциклопедия (МЕ) - БСЭ БСЭ

  В ультрафиолетовой области коэффициент отражения R падает и металлы по своим свойствам приближаются к диэлектрикам. При ещё больших частотах (рентгеновская область) оптические свойства определяются электронами внутренних оболочек атомов и металлы по оптическим свойствам не отличаются от диэлектриков.

  Оптические свойства металлов описываются комплексной диэлектрической проницаемостью :

где e' — вещественная диэлектрическая проницаемость, s — проводимость металла, или комплексным показателем преломления:

(k — показатель поглощения). Комплексность показателя преломления выражает экспоненциальное затухание волны внутри металла. При падении плоской волны на поверхность металла под углом j ¹ 0 волна внутри металла будет неоднородной. Плоскость равных амплитуд параллельна поверхности металла, плоскость равных фаз наклонена к ней под углом, величина которого зависит от j. Волны, отражённые от поверхности металла, поляризованные в плоскости падения и перпендикулярно к ней, имеют разность фаз. Благодаря этому плоскополяризованный свет после отражения становится эллиптически-поляризованным. Коэффициент отражения R волн, поляризованных в плоскости падения, у металлов, в отличие от диэлектриков, всегда ¹ 0, и лишь имеет минимум при определённом j.

  Для чистых металлов при низкой температуре в длинноволновой области спектра длина свободного пробега электронов l становится > d. При этом затухание волны перестаёт быть экспоненциальным, хотя и остаётся очень сильным (аномальный скин-эффект). В этом случае комплексный показатель преломления теряет смысл и связь между падающей и преломленной волной становится более сложной. Однако свойства отражённого света при любом соотношении между l и d полностью определяются поверхностным импедансом Z , с которым связывают эффективные комплексные показатели поглощения и преломления:

n эф — i kэф = 4p/(cZ ).

  При l < d величины n и k в формулах заменяются на n эф и kэф .

  Для измерения n и k массивного металлического образца исследуют свет, отражённый от его поверхности, либо поляризационными методами (измеряются характеристики эллиптической поляризации отражённого света), либо методами, основанными на измерении R (в широком спектральном диапазоне) при нормальном падении его на поверхность металла. Эти методы позволяют измерить оптические характеристики в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях с ошибкой ~0,5—2%. Для измерения тонкой структуры полос поглощения используются методы, основанные на модуляции свойств металла, приводящей к модуляции интенсивности отражённого света, которая и измеряется (термоотражение, пьезоотражение и т.п.). Указанные методы позволяют с большой точностью определить изменения R при изменении температуры, при деформации и т.п. (см. табл.), а также исследовать тонкую структуру полос поглощения. Особое внимание уделяется приготовлению поверхности исследуемых образцов. Поверхности нужного качества получаются электрополировкой или испарением металла в вакууме с последующим осаждением его на полированные подложки.

Оптические характеристики некоторых металлов

l = 0,5 мкм l = 5,0 мкм n k R % n k. R % Na* 0,05 2,61 99,8 — — - — Cu Ag Au 1,06 0,11 0,50 2,70 2,94 2,04 63,2 95,5 68,8 3,1 2,4 3,3 32,8 34,0 35,2 98,9 99,2 98,95 Zn — — — 3,8 26,2 97,9 Al In 0,50 — 4,59 — 91,4 — 6,7 9,8 37,6 32,2 98,2 96,6 Sn Pb 0,78 1,70 3,58 3,30 80,5 62,6 8,5 9,0 28,5 24,8 96,2 95,0 Ti 2,10 2,82 52,2 3,4 9,4 87,4 Nb V 2,13 2,65 3,07 3,33 56,0 56,6 8,0 6,6 27,7 17,5 96,2 92,7 Mo W 3,15 3,31 3,73 2,96 59,5 51,6 4,25 3,48 23,9 21,2 97,2 97,0 Fe Co Ni 1,46 1,56 1,54 3,17 3,43 3,10 63,7 65,9 61,6 4,2 4,3 4,95 12,5 14,6 18,5 90,8 92,9 94,8 Pt 1,76 3,59 65,7 7,6 20,2 93,7

  * Оптические характеристики относятся к l = 0,5893 мкм.

М. позволяет по оптическим характеристикам, измеренным в широком спектральном диапазоне, определить основные характеристики электронов проводимости и электронов, участвующих во внутреннем фотоэффекте. М. имеет также и прикладное значение. Металлические зеркала применяются в различных приборах, при конструировании которых необходимо знание R , n и k в различных областях спектра. Измерение n и k позволяет также установить наличие на поверхности металла тонких плёнок (например, плёнки окиси) и определить их оптические характеристики.

Лит.: Соколов А. В., Оптические свойства металлов, М., 1961; Борн М., Вольф Э., Основы оптики, пер. с англ., М., 1970; Гинзбург В. Л., Мотулевич Г. П., Оптические свойства металлов, «Успехи физических наук», 1955, т. 55, в. 4, с. 489; Мотулевич Г. П., Оптические свойства поливалентных непереходных металлов, там же, 1969, т. 97, в. 2, с. 211; Кринчик Г. С., Динамические эффекты электро- и пьезоотражения света кристаллами, там же, 1968, т. 94, в. 1, с. 143; Головашкин А. И., Металлооптика, в кн.: Физический энциклопедический словарь, т. 3, М., 1963.

  Г. П. Мотулевич

Металлоорганические соединения

Металлооргани'ческие соедине'ния, органические соединения, содержащие атом какого-либо металла, непосредствнно связанный с атомом углерода.

  Все М. с. можно подразделить на две группы: 1. М. с. непереходных и часть М. с. переходных металлов. Эти соединения содержат одинарную (s) связь металл — углерод. 2. М. с. переходных металлов (в т. ч. карбонилы металлов ), построенные путём заполнения s -, p - и d -орбиталей атома металла p-электронами различных ненасыщенных систем, например ароматических, олефиновых, ацетиленовых, аллильных, циклопентадиенильных.

  Из М. с. 1-й группы наиболее полно изучены производны Li, Na, К, Be, Mg, Zn, Cd, Hg, B, Al, Tl, Ge, Sn, Pb, As и Sb. Свойства этих соединений определяются характером связи М—С (М — атом металла), зависящей главным образом от природы металла, а также от характера и числа органических радикалов, связанных с атомом металла. В М. с. щелочных металлов связь М—С сильно поляризована, причём на атоме металла сосредоточен частичный положительный, а на атоме углерода — частичный отрицательный заряд:

Поэтому такие М. с. весьма реакционноспособны: они энергично разлагаются водой и очень чувствительны к действию кислорода. Практически их используют только в растворах (углеводороды, эфир, тетрагидрофуран и др.), защищая от влаги, CO2 и кислорода воздуха. Аналогичные свойства присущи соединениям щёлочноземельных металлов (Mg, Ca), а также Zn, Cd, В и Al. Например, такие вещества, как (CH3 )2 Zn, (CH3 )3 B, (C2 H5 )3 Al, воспламеняются на воздухе. Более стабильны смешанные М. с. этих элементов, в которых металл связан с органическим радикалом и с 1 или 2 кислотными остатками, например (C2 H)2 AICI, C2 H5 AlCl2 . С возрастанием электроотрицательности металла полярность связи М — С уменьшается, и соединения таких металлов, как Hg, Sn, Sb и т.п., по существу ковалентны. Это перегоняющиеся жидкости или кристаллические вещества, устойчивые к действию кислорода и воды. При нагревании они распадаются с образованием металла и свободных органических радикалов, например:

(C2 H5 )4 Pb ® Pb + 4C2 H5 .

М. с. 1-й группы могут быть получены взаимодействием металлов с галогеналкилами (или галогенарилами):

н-C4 H9 Br + 2Li ® н-C4 H9 Li + LiBr

присоединением гидридов или солей металлов по кратной связи:

3CH2 =CH2 + AlH3 ® (C2 H5 )3 Al

взаимодействием диазосоединений с солями металлов:

2CH2 N2 + HgCl2 ® ClCH2 HgCH2 Cl + 2N2

взаимодействием М. с. с галогенидами металлов, металлами и друг с другом:

3C6 H5 Li + SbCl3 ® (C6 H5 )3 Sb + 3LiCl

(C2 H5 )2 Hg + Mg ® (C2 H5 )2 Mg + Hg

(CH2 =CH)4 Sn + 4C6 H5 Li ® (C6 H5 )4 Sb + 4CH2 =CHLi.

  М. с. переходных металлов, относящиеся к 1-й группе, склонны к гомолитическому распаду (алкильные производные Ag, Cu и Au); арильные и алкенильные соединения этих элементов более стабильны, очень прочны ацетилениды, а также метильные соединения платины, например (CH3 )3 PtI и (CH3 )4 Pt.