《光学功能材料》PPT课件

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1、第九章光学功能材料CompanyLogowww.themegallery.com内容发光材料1固体激光材料2光导纤维3光子晶体4光学功能材料-发光材料光充满着整个宇宙：恒星发光，卫星反光，可见光、红外光、紫外光，以及X射线等。人类生活在光的世界里，白天靠日光，黑夜靠星光或灯光。要利用光，就要创造或制造光学材料。自然中存在一些天然光学材料：我国的夜明珠、发光壁；印度的蛇眼石、叙利亚的孔雀暖玉等。这些材料具有奇异的发光现象，能在无光环境下放出各种色泽的晶莹光辉。CompanyLogowww.themegallery.com光学功能材料-发光

2、材料春秋战国时期，墨子就研究光的传播规律，出现了最古老的光学材料-青铜反光镜。17世纪，瑞士人纪南熔制出光学玻璃，用于天文望远镜；随后，欧洲出现了望远镜和三色棱镜，人造光学玻璃成为主要光学材料。20世纪初，以望远镜、显微镜、光谱仪以及物理光学仪器四大类为主体，建立了光学工业。人造光学材料同样在国民经济和人民生活中发挥着重要作用。一副直径5厘米左右的光学眼镜片就能消除眼疾给人带来的苦恼。CompanyLogowww.themegallery.com光学功能材料-发光材料科学研究、工农业生产和人类生活等需要使用显微镜、望远镜、经纬仪、摄像机

3、等各种光学仪器，核心部分都是由光学材料制造的光学零件。光学材料已成为人类社会必不可少的功能材料。光学材料主要包括光纤材料、发光材料、光色材料以及红外材料等。CompanyLogowww.themegallery.com光学功能材料-发光材料光介质材料：传输光线的材料，以折射、反射和透射的方式，改变光线的方向、强度和位相，使光线按预定的要求传输，也可以吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分。光学功能材料：在力、声、热、电、磁和光等外加场作用下，其光学性质发生变化，从而起光的开关、调制、隔离、偏振等功能作用的材料。CompanyL

4、ogowww.themegallery.com光学功能材料-发光材料什么是发光？1、当某种物质受到激发后，物质将处于激发态，激发态的能量会通过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位于可见、紫外或是近红外的电磁辐射，称为发光过程。2、物质在热辐射之外以光的形式发射出多余的能量，这种发射过程具有一定的持续时间。发光材料：吸收能量转化为光的材料，能够以粉末、单晶、薄膜或非晶体等形态使用。发光材料的发光方式多种多样，主要类型有光致发光、阴极射线发光、电致发光、热释发光、光释发光、辐射发光等。CompanyLogowww.themegalle

5、ry.com光学功能材料-发光材料材料的晶格要具有结构缺陷或杂质缺陷才具有发光性能。由晶格缺陷引起的发光称为自激活发光，由杂质缺陷引起的发光叫激活发光，掺入的微量杂质一般都充当发光中心，称为激活剂。实际应用的发光材料大多是激活型发光材料。发光的过程：吸收外界的能量，产生高能电子和空穴，高能电子和空穴经过相互碰撞，又产生能量较低的电子及空穴；这个过程一直持续下去，直到电子的能量降低到和发光体禁带能量相匹配为止，期间发出光子，产生光。光致发光：发光材料从较高能量的光辐射(如紫外光)中得到能量，击发光子发光的现象。CompanyLogowww

6、.themegallery.com光学功能材料-发光材料光致发光材料可分为：反光材料、荧光材料、自发光体、磷光物体。荧光：一种光致发光的冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出比入射光的的波长长的出射光；一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。通常，荧光材料的分子并不能将全部吸收的光都转变为荧光，它们总是或多或少地以其他形式释放出来。磷光：一种缓慢发光的光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光照射，吸收光能后进入激发态，然后缓慢地退激发并发出比入射光的的波长长的出射光。当入射光

7、停止后，发光现象持续存在。主要组成部分是基质和激活剂。CompanyLogowww.themegallery.com光学功能材料-发光材料原子质量比电子大得多，运动也慢得多，在电子跃迁中，可以认为原子间的相对位置和运动速率是恒定不变的。这样就可以采用位形坐标来讨论发光中心的吸收和发射过程。CompanyLogowww.themegallery.com光学功能材料-发光材料激活过程：电子从基态能级A跃迁到激发态的较高能级B产生一个活性中心。这个过程体系能量从A垂直上升到B。但在激发态，由于离子松弛，电子以热能形式散射一部分能量返到新激发态

8、能级C形成新的活性中心。发光过程就是电子从活化中心C回到原来基态A或D。显然，激活过程能量ΔEAB>ΔECA或ΔECD。“热淬灭”效应：在E点，激发态的离子在能量不改变的情况下就可以回到基态，然后再通过一系