¿Por qué la conductividad óptica es un valor complejo?

Es un truco matemático.

La cantidad de corriente eléctrica J que fluye en un material es proporcional al campo eléctrico aplicado E. La conductividad [matemáticas] \ sigma [/ matemáticas] es la constante de proporcionalidad:

[matemáticas] J = \ sigma E [/ matemáticas]

Pero, ¿qué pasa si el campo E oscila, como lo estará en una onda electromagnética (luz o microondas)? Resulta que si [matemática] E = E_0 \ cos (\ omega t) [/ matemática] J oscilará a la misma frecuencia, pero podría estar en una fase diferente . Matemáticamente,

[matemáticas] J = [\ sigma_1 \ cos (\ omega t) + \ sigma_2 \ sin (\ omega t)] E0 [/ matemáticas]

Eso no es tan elegante, y ahora hay dos conductividades a seguir. Resulta que puedes usar la ecuación original si tomas todo como cantidades complejas:

[matemáticas] E = E_0 \ exp (-i \ omega t) [/ matemáticas]

[matemáticas] \ sigma = \ sigma_1 + i \ sigma_2 [/ matemáticas]

La parte real de la J que calcule será la corriente real.

La conductividad óptica es compleja porque cualquier material real tendrá cierta absorción distinta de cero (es decir, cierta longitud de absorción finita) para la luz a cualquier frecuencia positiva. Esto es esencialmente equivalente a decir que el índice de refracción en un medio material siempre es complejo para cualquier frecuencia distinta de cero.