材料的光性能ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-28 00:02 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 起伏或超聲波對(duì)光波的非彈性散射，即點(diǎn)陣振動(dòng)的聲學(xué)聲子（即聲學(xué)模）與光波之間的能量交換結(jié)果。 ? 由于聲學(xué)聲子的能量低于光學(xué)聲子，所以布里淵散射的頻移比拉曼散射小，在光譜圖上它們緊靠在瑞利線旁，只能用高分辨的雙單色儀等光譜儀才能分辨出來(lái)。 1 2 1 212 1 2s i ns i nnv nnv?? ? ? ?反射和折射定律 非鐵磁性材料： （ ） 鐵磁性材料： 光的反射和折射 1221 / nnn ?rri vn ????? /r?? ?11? r?2?rn ??rrn ???00/1 ???c1?r?? 折射率 （ p146 表 ） ? 相對(duì)折射率 光疏 光密 1?n1?n真空 介質(zhì) （ ） 1??r?2n1n全反射 2?1?2n1nc?? 相對(duì)折射率 211221 s ins in????nnn )( 2112 ?? ?? ，nn)/(s in 1211 nnc ??? ?? )901( 21 ??? ?，故光密介質(zhì) 1 → 光疏介質(zhì) 2 ? 全反射臨界角 ?902 ??石英 空氣 水 空氣 1)折射原因 介質(zhì)被光（電磁波）的電場(chǎng)分量極化，導(dǎo)致?lián)p耗，減慢了電磁波（光）的傳播速度 v=c/n，導(dǎo)致傳播方向改變，從而發(fā)生折射 (n1)。 2)折射率 (光速） 色散 介質(zhì)（ 材料 ）中的光速 c/n（或介質(zhì)折射率 n），所廣波波長(zhǎng)變化而變化的現(xiàn)象，稱為色散。 折射率 rn ???? ddn?其大小衡量材料 /介質(zhì)的光學(xué)品質(zhì)。 介質(zhì)的屬性 光的顏色 介質(zhì)的色散率： ? 幾種材料的色散曲線如 1ddFCnnn????1）對(duì)于同一種材料，波長(zhǎng)越短，折射率越大； 2）波長(zhǎng)越短則色散率越大； 3）對(duì)于不同材料，在同一波長(zhǎng)下，折射率越大者色散率越大 4）不同材料的色散曲線間沒(méi)有簡(jiǎn)單的數(shù)量關(guān)系。 由于色散現(xiàn)象，使用光學(xué)玻璃制成的單片透鏡，成像不夠清晰，在自然光的透過(guò)下，在像的周圍環(huán)繞了一圈色帶。 克服方法 ：用不同牌號(hào)的光學(xué)玻璃，分別磨成凸透鏡和凹透鏡組成的復(fù)合鏡頭，就可以消除色差 —— 消色差鏡頭。 光學(xué)玻璃的 色散系數(shù) ： 反射系數(shù)及其影響因素 反射系數(shù)： （ 1） 透明材料， ? ＝ 0 , R ? 0 消光系數(shù)： 4 n?????討論： 陶瓷、玻璃等材料的折射率較空氣大，反射損失較嚴(yán)重。 減小反射措施 ： 1）透過(guò)介質(zhì)表面鍍?cè)鐾改ぃ?2）將多次透過(guò)的玻璃用折射率與之相近的膠將它們粘起來(lái)，以減少空氣界面造成的損失。 （ 2） 金屬材料 ， R ? 1 1???? ?? ? 2221222111???????nnR 除去反射、吸收、散射，余下的那部分。 0 0 0 0 E?能 量 吸收的光子 0 0 0 費(fèi)米能 空能態(tài) 被電子占據(jù)的能態(tài) 0 0 0 0 E?能 量 0 0 費(fèi)米能 反射的光子 a) b) 圖 6 金屬吸收光子后電子能態(tài)的變化 1. 金屬材料的透過(guò)性 0 光的透射 在金屬的電子能帶結(jié)構(gòu)中，費(fèi)米能級(jí)以上存在許多空能級(jí)（晶體， 空帶）。當(dāng)金屬受到光線照射時(shí)，電子容易吸收入射光子的能量而被激發(fā)到費(fèi)米能級(jí)以上的空能級(jí)上（空帶）。因而，各種不同頻率的可見(jiàn)光，即具有各種不同能量的光子都能被吸收。事實(shí)上，金屬對(duì)所有低頻電磁波都是不透明的。 2）金屬材料（晶體）對(duì)光的反射 大部分被金屬吸收的光又會(huì)從表面上以同樣波長(zhǎng)的光波發(fā)射出來(lái)， R?1。根據(jù)此性質(zhì)，常利用金屬薄層來(lái)做 反光鏡 。且金屬膜的反射率與波長(zhǎng)成反比關(guān)系。 1） 金屬（原子）對(duì)光的吸收 2. 非金屬材料的透過(guò)性 電子極化， 只有當(dāng)光的頻率與電子極化頻率處在同一個(gè)數(shù)量級(jí)時(shí)，由此引起的吸收才變得比較重要； 電子受激 吸收光子而越過(guò)禁帶，或進(jìn)入位于禁帶中的雜質(zhì)或缺陷能級(jí)上而吸收光； 只有當(dāng)入射光子的能量與材料的某兩個(gè)能態(tài)之間的能量差值相等時(shí)，光量子才可能被吸收。同時(shí)，材料中的電子從較低能態(tài)躍遷到高能態(tài)。 可見(jiàn)光中波長(zhǎng)最短的是紫光，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是紅光： Eg，光子激發(fā)電子激發(fā)躍遷， 非金屬材料 吸收光子，不透明 。 Eg=?，非金屬材料選擇性吸收光子，帶色透明 。 Eg， 非金屬材料不 吸收光子，透明 。 ? ?? ?m in g m a xm inm a x g m inm a x m , E m , E hC eVhC eV??????? ? ?? ? ?除了真空，沒(méi)有一種物質(zhì)對(duì)所有波長(zhǎng)的電磁波都是絕對(duì)透明的。 任何一種物質(zhì)，它對(duì)某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光可以是透明的，而對(duì)另一些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光卻可以是不透明的。 例如，在光學(xué)材料中，石英對(duì)所有可見(jiàn)光幾乎都透明的，在紫外波段也有很好的透光性能，且吸收系數(shù)不變，這種現(xiàn)象為 一般吸收 ；但是對(duì)于波長(zhǎng)范圍
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