光在材料表面的反射、吸收和透射本質(zhì)上是光波的電磁場(chǎng)與材料中的帶電粒子相互作用的結(jié)果。

    金屬中存在密度很大的自由電子，自由電子受到光波電磁場(chǎng)的強(qiáng)迫振動(dòng)而產(chǎn)生次電磁波(次波)。這些次波之間以及次波與入射波相干涉的結(jié)果，造成了強(qiáng)烈的反射波和比較弱的透射波，而透射波在很薄的金屬表層被吸收。因而金屬表面對(duì)激光常有較高的反射比。尤其頻率較低的紅外線(xiàn)，其光子能量較低，主要只能對(duì)金屬中的自由電子起作用，反射強(qiáng)烈。而頻率較高的可見(jiàn)光和紫外線(xiàn)，光子能量較大，可對(duì)金屬中的束縛電子發(fā)生作用。束縛電子的作用將使金屬的反射能力降低，透射能力增大，增強(qiáng)金屬對(duì)激光的吸收。

    由于自由電子數(shù)密度大，透射波在金屬的一個(gè)很薄的表層內(nèi)被吸收。對(duì)于從波長(zhǎng)為0.25μm的紫外線(xiàn)到波長(zhǎng)為10.6μm的紅外線(xiàn)范圍的測(cè)量結(jié)果表明，光在各種金屬內(nèi)的穿透深度只有0.01~0.1μm。上面已經(jīng)說(shuō)明，穿透深度等于線(xiàn)性吸收系數(shù)的倒數(shù)，據(jù)此可知金屬對(duì)光波的線(xiàn)性吸收系數(shù)很大，為10⁵-10⁶/cm之間。

    材料吸收激光后，通過(guò)激發(fā)帶電粒子的諧振以及粒子間的互相碰撞，光能轉(zhuǎn)換為熱能。整個(gè)過(guò)程是在很短的時(shí)間內(nèi)完成的。這一總的能量弛豫時(shí)間，對(duì)于金屬的典型值為10^-13s。對(duì)于一般激光加工，均可認(rèn)為材料吸收的激光轉(zhuǎn)換為熱能是瞬間完成的。在這一瞬間，熱能僅僅局限于材料的激光輻照區(qū)。通過(guò)隨后的熱傳導(dǎo)，熱量才由高溫區(qū)流向低溫區(qū)。