【正文】 正常 色散 一、定義 1836年，科希（ ）給出了正常色散的經驗公式，即 式中 A， B和 C是與物質有關的常量，其數(shù)值由實驗數(shù)據(jù)來確定， 當 λ變化范圍不大時，科希公式可 只取前兩項，于是有： 42 ??CBAn ???322???BddnBAn????二、科希公式 167。 66 167。 ? 自然界中很多物質都可發(fā)光，但近代顯示技術所用的發(fā)光材料主要是無機化合物，在固體材料中主要是采用禁帶寬度較大的絕緣體，其次的半導體它們通常以多晶粉末、薄膜或單晶的形式被應用。 2. 非平衡輻射 在外界激發(fā)下物體偏離了原來的熱平衡，繼而發(fā)出的輻射。 6 材料的 光發(fā)射 激勵方式 材料發(fā)光前可以有多種方式向其注入能量 167。 167。 6 材料的 光發(fā)射 激勵方式 三、電激勵（電致發(fā)光） 通過對絕緣發(fā)光體施加強電場而導致發(fā)光，或者從外電路將電子（或空穴）注入到半導體的導帶（或價帶），導致載流子復合而發(fā)光。 反映材料中從高能級始發(fā)的向下躍遷過程。 167。 功率效率 ηp： 表示發(fā)光功率 Pout與吸收光功率（或輸入的電功率） Pin之比。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 一、分立中心發(fā)光 — RE3+發(fā)光，雜質、缺陷發(fā)光 其發(fā)光通常是摻雜在透明基質材料中的離子，或基質材料自身結構的某一個基團。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 根據(jù)發(fā)光中心與晶體點陣之間相互作用的強弱可分為兩種情況： 似； （或晶體場）影響較大，其發(fā)光特性與自由離子不同必須把中心和基質作為一個整體來分析。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 缺陷發(fā)光 — F心， PWO的綠光、紅光中心， ZnO的綠光， ZrO2的發(fā)光 氧化物、氟化物、堿鹵化物， 負離子缺位（電子陷阱） + e ?F心 167。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 發(fā)光體被激發(fā)后，電子、空穴如何運動，激發(fā)態(tài)如何去激發(fā) 激發(fā) 能量傳遞 發(fā)光 研究方法：發(fā)光衰減（ ? ），激發(fā)光譜，時間分辨譜，發(fā)光的濃度依賴，溫度依賴，熱釋光。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光動力學 激光 （ Laser） 是受激輻射光放大的簡稱 ， 是一種單色性好 ,亮度高 、 相干性強 、 方向性好的相干光束 。 7 其它光學性質 激光 全息照相 全息術 （ holography）是 利用光的干涉和衍射原理 ，將攜帶物質信息的光波以干涉圖的形式記錄下來，并且在一定的條件下使其再現(xiàn)，形成原物體逼真的立體象。 ? 那時的主要問題是再現(xiàn)的原始象與其共軛象不能分離，以及沒有好的相干光源。 167。它是無數(shù)組干涉條紋的集合，最終形成一肉眼不能識別的全息圖。 7 其它光學性質 全息照相 全息照片的主要特點 立體感強。 改變全息照片位置或改變光波波長可使再現(xiàn)圖像放大或縮小。 ? 阿貝成象原理： 1873年，阿貝（ ， 1840—1905）在顯微鏡成象原理的論述中，首次提出了空間頻率和空間頻譜以及兩次衍射成象的概念，并用傅立葉變換來闡明顯微鏡成象的物理機制。 167。 0m a x eUE k ?167。 Na Ca ? O Hz104??01 ?02 |US| 167。 經典理論的困難 (2) 只要頻率高于紅限，既使光強很弱也有光電流；頻率低于紅限時，無論光強再大也沒有光電流。 167。 8 光電效應 光子 愛因斯坦方程 光電效應解釋 (1)飽和光電流強度與光強成正比： 對于給定頻率的光束來說，光的強度越大，表示光子的數(shù)目越多，光電子越多，光電流越大。 167。 2mch ?? ??相對論質能關系： chchm?? ??2光子的質量： 220/1 cvmm??因為 ： mcp ?光子的動量： ?? h?光既具有粒子性，又具有波動性，即具有波粒二象性 167。棱鏡的位置放置得使它對波長 ，試計算該棱玻璃的角色散本領 D為多少 rad/nm。 3. 一個頂角為 50176。 8 光電效應 光電效應的應用 ?? h??hp ?密立根 1916年的實驗，證實了光子論的正確性，并求得 h=?1034 焦耳 ?秒。所以紅限頻率 ? =W/h； 167。在真空中，光子以光速 c 運動。 (3) 瞬時性。 8 光電效應 光電效應的實驗規(guī)律 (1) 經典認為 光強越大，飽和電流應該大， 光電子的初動能也該大。 8 光電效應 光電效應的實驗規(guī)律 實驗現(xiàn)象 (2)存在截止頻率： 對某一種金屬來說，只有當入射光的頻率大于某一頻率 ?0時，電子才能從金屬表面逸出，電路中才有光電流，這個頻率 ?0叫做截止頻率 ——紅限 . ?0UaU0?紅限頻率 (1)飽和光電流： 飽和光電流強度與入射光強度成正比。 U G K A 如將 K接正極、 A接負極，則光電子離開 K后，將受到電場的阻礙作用。 167。 7 其它光學性質 全息照相 傅立葉光學 光學信息處理 ? 20世紀 30年代以來，光學與電通訊和電信息理論相互結合，逐漸形成了傅立葉光學。 同一張全息干版可重疊多個全息圖。 7 其它光學性質 全息照相 全息照片的再現(xiàn) ——光的衍射 ? 感光以后的全息底片經顯影、定影等處理得到的全息照片上，記錄了無數(shù)干涉條紋，相當于一個“衍射光柵”， ? 一般是用相同于拍攝時的激光作為照明光，照明光經全息照片（即“光柵”）便發(fā)生衍射，得到一列沿照射方向傳播的零級衍射光波和二列一級衍射波。 ? 一束稱物光，它是經過透鏡擴束后射向物體，再由物體反射后投向全息干版； ? 另一束光經反射鏡反射和透鏡擴束后直接照到全息干版上，稱為參考光。 ? 激光記錄和白光再現(xiàn)的全息術，例如反射全息、象全息、彩虹全息以及合成全息等，使全息術在顯示方面展現(xiàn)出了它的優(yōu)越性，并逐步深入到了社會的各個領域中。 167。 僅就全息照相和傅里葉光學中的一些最基礎的內容作扼要的介紹 。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光動力學 一、能量傳遞現(xiàn)象： 激發(fā)于某處（某中心）， 發(fā)光在另一處（另一中心） 如 Ca3(PO4)2:Mn， 250nm激發(fā)時， Mn不發(fā)光， Ca3(PO4)2:Ce， 250nm激發(fā)時， Ce發(fā)光， Ca3(PO4)2:Mn， 250nm激發(fā)時，可見 Mn， Ce發(fā)光， Ce ? Mn 激發(fā) CdS 105cm 發(fā)射 167。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 固體中可能的躍遷 （ 1）帶間吸收；（ 21）帶間發(fā)射或自由激子發(fā)射（因有一定結合能，略 Eg,圖上未顯示）；（ 22）有一定聲子參與的光發(fā)射；（ 3） —（ 5）與雜質、缺陷有關的輻射復合；（ 6）分立中心內部的發(fā)射；（ 7）無輻射（多聲子）弛豫；（ 8）俄歇 Auger過程 167。 6 材料的 光發(fā)射 發(fā)光的物理機制 稀土離子發(fā)光： “ 4f?4f”電子組態(tài)間的躍遷 如 Tb3+, Eu3+, Gd3+ +, Pr3+ … 線譜，禁戒部分解除） “ 4f?5d”電子組態(tài)間的躍遷 如 Ce3+帶譜，允許躍遷 ? 特點：及其豐富的能級，具有光譜的可調性。 發(fā)光中心分布在晶體點陣中，受晶體點陣作用，使其能量狀態(tài)發(fā)生變化進而影響材料餓發(fā)光性能。 功率效率與光度效率的關系： Φ（ λ） 人眼的視見函數(shù) I （ λ） 發(fā)光功率的光譜分布函數(shù) D – 光功當量 167。 發(fā)光強度也以指數(shù)規(guī)律衰減： 余輝時間：從激發(fā)停止時的發(fā)光強度 I0衰減到 I0 /10的時間，按余輝時間長短分為： 超長余輝（＞ 1s）、長余輝（ ?1s）、中余輝（ 1?100ms） 、中短余輝（ 102?1ms） 、短余輝（ 1? 10μs）、超短余輝（＜ 1μs） 167。 6 材料的 光發(fā)射 材料發(fā)光的基本性質 二、激發(fā)光譜： 發(fā)光強度 ? 激發(fā)光波長 指材料發(fā)射某一特定譜線（或譜帶）的發(fā)光強度隨激發(fā)光的波長而變化的曲線 能夠引起材料發(fā)光的激發(fā)波長也一定是材料可以吸收的波長，但激發(fā)光譜 ≠吸收光譜 （因為有的材料吸收光后不一定會發(fā)射光困難把吸收的光能轉化為熱能而耗散掉對發(fā)光沒有貢獻的吸收是不會在激發(fā)光譜上反映的）。 一、發(fā)射光譜： 發(fā)射光強 ? 發(fā)射光波長 指在一定的激發(fā)條件下發(fā)射光強按波長的分布。 如彩電的顏色：采用電子束掃描，激發(fā)顯象管內表面上不同成分的熒光粉，使它們發(fā)射紅、綠、藍三種基本光波而實現(xiàn)發(fā)光。 激勵光源可以采用光頻波段、 x射線波段、γ射線波段。 6 材料的 光發(fā)射 光發(fā)射的定義 三、 光源 能夠發(fā)光的物體稱為光源 ? = (E2E1) / h E