金属基薄膜由于其新颖独特的物理性质和重要的应用前景而获得了人们的广泛关注,并成为当前光电子学界非常热门的研究方向。金属是常见的薄膜材料,包含有金属基微纳结构的人工负折射率材料拥有许多不同于常规媒质的奇异光学特性和潜在应用价值。为了理解金属在人工复合结构中的作用及负折射现象产生的物理机制,研究光波在金属薄膜界面的折射特性具有着重要意义。此外,随着绿色新能源技术的不断发展,可应用于太阳能开发与利用领域的金属基薄膜研究也备受瞩目。在太阳光谱区内高吸收低热辐射的光谱选择性吸收薄膜是太阳能光热利用中的重要器件,研制具有高选择性、低成本且可以应用在中、高温范围内的新型金属基选择吸收薄膜对于推动太阳能薄膜产业的发展有着十分积极的影响。在上述背景下,本论文主要围绕着光在金属基薄膜中的传输特性及相关应用开展了有关天然金属基薄膜界面光波的折射效应与干涉型金属基太阳光谱选择性吸收薄膜两方面的研究工作,主要包含以下三部分内容：一、利用射频磁控溅射法制备了一系列楔角精确可控的楔形贵金属和过渡金属薄膜样品,应用光程放大法对发生在金属/空气界面的折射现象进行了观测,获得了有效折射率、入射角与折射角三者之间的定量关系,并利用椭圆偏振光谱仪测量了金属薄膜样品在1.5-4.5eV能量区间内的复介电函数谱及复折射率。实验结果表明,Au、Ag、Cu三种贵金属在可见波段的Drude区均存在负折射现象,且随着入射光能量的增加,从Drude区到带间跃迁区,折射角会发生由负到正的变化,而对于过渡金属Cr和Ti,由于在可见波段不存在Drude区的电子带内跃迁,因此不具备此种特性。二、依据实验测量结果,我们对可能导致光波在天然贵金属薄膜界面产生奇异光折射现象的多种争议性机理进行了讨论与分析,认为贵金属在可见波段的正、负折射效应与金属带内及带间跃迁区域的不同色散特性及其所引起的群速度和群折射率的变化规律相关,而与等离子共振效应、负磁导率效应、Goos-Hanchen效应、金属环的光磁效应等机制无关。三、采用传输矩阵法设计了一种由金属反射层、透明介质层、金属吸收层及介质减反层组成的干涉型金属基选择性吸收薄膜结构。由于吸收层金属的本征吸收及光在透明介质层中产生的干涉相消作用,所设计的多层金属基薄膜结构在太阳光谱区具有非常高的光吸收性能。实验上采用磁控溅射工艺制备了SiO2/Cr/SiO2/Al多层干涉型金属基薄膜,并运用椭偏仪及分光光度计对薄膜的光学性能进行了测量。实验结果表明,在400-1200nm波段范围内薄膜的吸收率高于95%,在整个太阳光谱区域内薄膜的吸收率为92%,与数值模拟结果相符合。薄膜热稳定性能良好,在真空600℃退火6小时后,光吸收性能不受影响。模拟结果表明薄膜在高温条件下具有很低的热辐射率,在600K与1000K时,法向热辐射率仅为0.057和0.129。研究工作中设计与制备的干涉型金属基薄膜具有优异的光谱选择吸收性能,且结构简单、取材广泛、制备工艺简单、成本低廉、性能稳定,生产过程清洁无污染,适宜于在中、高温太阳能热利用系统中推广与应用。