材料光学性能.ppt

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1、4-5材料的光学性能opticalpropertiesofmaterialsBasicprinciplesandconceptsrelatingtointeractionsofelectromagneticradiation(visiblelight)withsolidmaterials(atoms).Refraction,reflection,absorption,andtransmissionofincidentlight,andtheirrelationship.mechanismofabsorptionandemissionofelectromagneticra

2、diationinmaterialstransparency,translucencyandopacityofmaterialsindexofrefractionanditsapplicationluminescence,photoconductivity,andlightamplification(lasers)4-5材料的光学性能(opticalproperties)4-5-1电磁辐射及其与原子的相互作用Interactionsofelectromagneticradiationandatoms1、光和物质的相互作用——取决于物质电磁性质的基本参数。电导率、介电常数

3、和磁导率2、相互作用是由电子跃迁和极化效应实现的3、光子能量energyEofaphotonE＝hc／λ＝hνelectrontransitionsandelectronicpolarizationFIGURE19.24、固体材料的光学性质，取决于电磁辐射与材料表面、近表面以及材料内部的电子、原子、缺陷之间的相互作用4-5-2吸收、反射和透射1、光的吸收(photonabsorption)（1）光吸收的一般规律朗伯特定律I＝I0e－αxAbsorbedintensity空气:≈10-5cm-1玻璃:＝10-2cm-1金属:则达几万到几十万---吸收系数Absor

4、ptioncoefficient（2）光吸收与光波长radiationabsorptionandwavelength在电磁波谱的可见光区：金属和半导体的吸收系数很大；电介质材料吸收系数小。在紫外吸收端：禁带宽度大的材料，紫外吸收端的波长较小在红外区：离子的弹性振动与光子辐射发生谐振消耗能量所致选择吸收均匀吸收λ=hc/Eg2、光的反射(reflection)镜反射、漫反射吸收----发射折射(refractionindex)n21=sini/sinrm:反射系数R:反射率（1-m）：透射系数FIGURE19.4FIGURE19.5Figure19.6.3、光的透射(tr

5、ansmission)透射率：T＝（1－R）2e－αl透射率T(transmissivity)、反射率R(reflectivity)、吸收率A(absorptivity)三者之和为1I＝I0e－αxR=(n-1)2/(n+1)2FIGURE19.84、折射指数RefractionIndex折射来源于光线通过透明材料时，由于介质的电子极化使得光速降低，光线在界面弯曲的现象。折射指数的大小与介质的性质（原子或离子的尺寸、介电常数、磁导率等）和波长相关表4-5-2各种材料在室温对可见光的折射率物质n（折射率）物质n（折射率）空气Al2O3CaF2Cl2（气体）Cl2（液体）金

6、刚石H2O（水）H2O（冰）聚四氟乙烯醋酸纤维素聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酚醛树脂环氧树脂低密度聚乙烯聚碳酸酯1.0002771.63-1.681.431.0007681.3852.4171.331.301.351.48-1.501.491.491.50-1.701.5-1.61.511.59玻璃（重燧石）玻璃（锌牌）KClKFNaCl石英熔融石英SrO聚丙烯腈天然橡胶聚酰胺高密度聚乙烯聚氯乙烯氯丁橡胶聚苯乙烯1.651.521.491.361.541.541.471.871.511.521.53-1.551.541.54-1.561.551.59例题19.21Thetra

7、nsmissivityTofatransparentmaterial20mmthicktonormallyincidentlightis0.85.Iftheindexofrefractionofthismaterialis1.6,computethethicknessofmaterialthatwillyieldatransmissivityof0.75.Allreflectionlossesshouldbeconsidered.Solution5、金属材料的光学性质（1）各种入射辐射被吸收金属导带中已填充的能级上方有许多空的电子能态——