《无机材料光学性能》PPT课件

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1、第四章无机材料光学性能钟明峰介质与光的相互作用无机材料与光的相互作用无机材料在光学中的应用无机材料的透光性荧光与磷光无机材料的颜色非线性光学材料折射与色散光学纤维材料无机材料的发光激光反射吸收散射光学基本知识前言材料的光学性能给予了极大的关注，光在高科技中的地位正在不断提高光集成器件和光子计算机都是人们追求的对象不同的领域对光学性能有不同要求金和银对红外线的反射能力最强，所以常被用来作为红外辐射腔的镀层半导体锗和硅对可见光不透明，却对红外线透明，故被用来制造红外透镜对光的认识也随科技的发展不断进步牛顿光的粒子性惠更斯光的波动性麦克斯韦光的波粒二重性普朗克光的量子

2、学说爱因斯坦光量子－粒子性和波动性狄拉克电磁场的量子化－结合波动与量子§1光学基础光学是研究光的传播以及它和物质相互作用问题的学科。光学是关于光和视见的科学，optics(光学)这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。从微观上分析，光子与固体材料相互作用，实际上是光子与固体材料中的原子、离子、电子之间的相互作用，出现的二种重要结果是：电子极化：电磁辐射的电场分量，在可见光频率范围内，电场分量与传播过程中

3、的每个原子都发生作用，引起电子极化，即造成电子云和原子核电荷重心发生相对位移，其结果：当光线通过介质时，一部分能量被吸收，同时光波速度被减小，导致折射产生电子能态转变:光子被吸收和发射，都可能涉及到固体材料中电子能态的转变原子发光的机理当电子在某一个固定的允许轨道上运动时，并不辐射能量。但电子从一个能量较大的状态跳跃（跃迁）到另一个能量较小的状态时，其“多余”的能量就以光子的形式辐射出来；反之，若是从一个能量较小的状态跃迁到一个较大的状态时，它就吸收光子。跃迁的电子辐射出的光子的能量为两个能级之间的能量只差，即：其中，h为普郎克常量；为光子的频率。可见光与色视觉

4、并不是所有的跃迁发出的光子人眼都能“看”得到。因为光子是以电磁波的形式辐射出来的，其频率范围很宽。长波无线电波10410610210181022108101010161020102410121001014红外线紫外线r射线调幅波短波无线电波调频与电视波X射线可见光频率橙色绿色蓝色红外区紫外区760~622622~597597~577577~492492~450450~435435~3904.5×10144.9×10145.3×10145.5×10146.5×10146.8×10147.3×1014大大小小频率波长红色青色紫色黄色实际上，各种颜色的光之间并没有明显

5、的界线，而是连续变化的。研究表明,任何一种颜色的光，都可以由红（R）、绿（G）、蓝（B）三色（基色）混合而成(三原色原理)。即：把这三种光以不同的比例叠加在一起，就可以得到所需的色光。那么，人的眼睛是怎么分辨这些不同的颜色的呢？视网膜杆状细胞锥状细胞对光的敏感度较高对颜色的敏感度较高光的本质和特性光是电磁波中的可见光部分光具有波粒二象性光在匀质物体中沿直线传播，其振动方向与传播方向垂直，在空气中光的传播速度约为30万公里每秒光波的两个相邻波峰或波谷间的距离为波长，其单位是纳米(1m=103mm=106um=109nm=1010埃)可见光波长范围从390nm的紫色

6、光到770nm的红色光光具有波粒二象性光的反射与折射(微粒性)反射折射可见光的性质1、光的直线传播特性——粒子性光在同一种物质中传播时，具有以同一速度沿直线传播的特性，所以光在进入不同物质时有反射、折射（简单的说，是因为在不同物质中传播时的速度不同引起的）等现象。世界上的物质大多数自己是不发光的，正是因为光有反射的特性，我们才能看到五彩缤纷的世界。我们看到的物体的颜色，其实是有颜色的物体，在光线照射到上面后，吸收了其他颜色的可见光，只把与其颜色一致的光反射或折射回来所至。比如，我们看到的彩虹为什么是七彩的？就是因为在雨后，空气中的水蒸汽对太阳发出的光产生折射。在

7、折射时，各种不同波长，不同颜色的光产生的折射角也各不相同，所以产生了彩色的彩虹。2、光的波动特性光的波动特性揭示了光的另一个本质。它的证明就是波动所特有的衍射和干涉现象。比如：当光线通过很细的狭缝时，它能够扩散到远比狭缝宽的多的空间，或者说，能够传播到狭缝的“阴影”里——衍射。光的干涉是指两列满足干涉条件的光，在同一区域相遇时产生叠加后，有的地方波动被加强，有的地方被削弱（或抵消）的现象。它需要用专门的仪器才能很明清楚的看到，但波的干涉可以用水波来演示。对可见光来说，干涉加强的地方就出现明亮的光（或条纹等），被削弱的地方就是黑暗的（因为光线被抵消，强度为零）。由

8、于产生光加强或削弱的条件