穿透深度

穿透深度是衡量光或任何电磁辐射可以穿透材料的深度的量度。 它被定义为材料内部的辐射强度下降到表面（或更准确地说，刚好低于）其原始值的 1/e（约 37%）的深度。

当电磁辐射入射到材料表面时，它可能会（部分）从该表面反射，并且会有一个包含能量的场传输到材料中。 该电磁场与材料内部的原子和电子相互作用。 根据材料的性质，电磁场可能会在材料中传播很远，或者可能会很快消失。 对于给定的材料，穿透深度通常是波长的函数。

根据 Beer-Lambert 定律，材料内部的电磁波强度从表面呈指数衰减

I ( z ) = I 0 e − α z

如果 δ p  表示穿透深度，我们有

δ p = 1 α

穿透深度是描述材料内部电磁波衰减的一个术语。 上述定义指的是深度 δ p，在该深度处场的强度或功率衰减到其表面值的 1/e。 在许多情况下，人们关注的是场量本身：电磁波中的电场和磁场。 由于波在特定介质中的功率与场量的平方成正比，因此可以说电场（或磁场）的强度衰减到其表面值的 1/e 时的穿透深度， 在这一点上，波浪的能量因此下降到 1 / e 2 {\displaystyle 1/e{2}} 或它的表面值的大约 13%：

δ e = 1 α / 2 = 2 α = 2 δ p

请注意 δ e 与趋肤深度相同，后者通常适用于金属，参考电流的衰减（随着电场或磁场的衰减，由于 入射到体导体上的平面波）。 衰减常数 α / 2也与传播常数的（负）实部相同，也可以使用符号表示为 α与上面的用法不符。 当引用源时，必须始终注意注意诸如 α 或 δ 之类的数字是指场本身的衰减，还是强度（功率 ) 与该字段关联。 对于正数是描述衰减（场的减少）还是增益，也可能是模棱两可的； 这通常从上下文中显而易见。

垂直入射到材料上的电磁波的衰减常数也与材料折射率 n 的虚部成正比。 使用上述 α （基于强度）的定义，

其中 n ~ 表示复折射率，ω 是辐射的弧度频率，c 是真空中的光速，λ 是波长。 请注意 n ~ ( ω ) 是频率的函数，它的虚部通常不被提及（透明时基本上为零 电介质）。 金属的复折射率也很少被提及，但具有相同的意义，导致穿透深度由一个有效的公式准确给出 微波频率。

这些和其他指定电磁场衰减的方法之间的关系可以通过不透明度的数学描述来表达。

这仅指定了场的衰减，这可能是由于有损介质中电磁能的吸收引起的，或者可能只是描述了场在没有发生损耗的介质中的穿透（或两者的组合）。 例如，假设物质的折射率可能为复数 n ~ = 1 + .01 j 。 波将在没有明显反射的情况下进入该介质，并将完全被介质吸收。