材料化学(化学工业出版社)课件8

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1、Chapter3PropertiesofMaterials1光的吸收和透过光的反射和折射材料的颜色3.6光学性能OpticalProperty380nm780nm2可见光－－波长范围在380-780nm。无线电波－－波长比可见光长得多，不能引起人的视觉，可以引起电子的振荡。由于波长很长，一个金属网笼，甚至桥梁上的钢架就可以将其阻止。微波－－波长范围分布从毫米到几十厘米，他们在食物里很容易被水分子吸收，可是食物迅速被加热。§1.光的基本性质1.2电磁波谱3红外线（IR）－－分布在微波和可见光之间，且仅能够在它聚集热的地方探测到。紫外线（UV）－－频率高于可见光，不能引起视觉，对生命有危害，

2、来自太阳的紫外线几乎被大气中的臭氧完全吸收，臭氧保护着地球的生命，少量透过大气的紫外线会晒黑皮肤或使进行日光浴的人体产生晒斑。4X射线－－波长比紫外线还短的电磁波，它们很易穿过大多数物质。致密的物质、固体材料比稀疏物质容易吸收更多的X射线，这就是为什么在X射线照片上显现的是骨骼而不是骨骼周围的组织。其波长可与原子尺寸相比拟。γ射线和宇宙射线－－波长最短，波长尺寸约为原子核大小量级γ射线产生于核反应及其他特殊的激发过程宇宙射线来自地球之外的空间。5光色波长(nm)频率(Hz)中心波长(nm)红780~622670橙622~597610黄597~577570绿577~492540青492~4

3、70480兰470~455460紫455~380420可见光七彩颜色的波长和频率范围人眼最为敏感的光是黄绿光，即555nm附近。6Chapter3PropertiesofMaterials7与光学性能相关的光波：紫外线、可见光和红外线。材料对光的吸收源于光作用于材料中的原子时产生的电子极化和电子跃迁。3.6.1光的吸收和透过能量吸收和光速变慢电子的激发电子跃迁：光的能量hv>电子能隙Eg时，电子从低能级跃迁到高能级。Chapter3PropertiesofMaterials8金属材料：强反射（金属光泽）；不透明；价带与空带间的能隙小，光易被吸收。电子吸收光能后激发到较高能态，随即又以光波

4、的形式释放出能量回到低能态光波从接触表明到被吸收的过程只进入金属100nm左右深处，所以超过100nm厚的金属是不透明的。Chapter3PropertiesofMaterials9半导体和其它非金属材料：取决于能隙Eg；能量最高的光波波长是380nm，则Eg>3.26,不能吸收可见光，材料无色透明。Eg<1.59,所有可见光被吸收，材料不透明。1.59

5、过紫外线，可以用作紫外光谱测量中的石英比色皿。Si在红外波段有50％的透过率，无杂峰，可以用作红外光谱测量的样品基片。Chapter3PropertiesofMaterials11高分子材料：无定形透明，结晶影响透明性（晶粒对光的散射）Chapter3PropertiesofMaterials12金属材料：强反射（金属光泽）；电子吸收光能后激发到较高能态，随即又以光波的形式释放出能量回到低能态。由于金属的反射率随光波的波长变化，因而呈现各种反射颜色。3.6.2光的反射和折射几种金属材料的反射率随光波波长变化曲线Chapter3PropertiesofMaterials13Ag在整个可见光

6、区有很高的反射率，因此几乎所有可见光被反射，呈现出银白色。Au和Cu在长波区有较好的反射，而在短波区反射变弱，因而呈现金黄色和橙红色。高于一定频率的光波会引起d电子激发到空的S轨道，此部分光被吸收而不能反射，对于Cu和Au，此频率落在可见光区，因此高频部分被吸收，而低频部分被反射，呈现特定颜色。Chapter3PropertiesofMaterials14无机非金属材料：主要受介质的折射率差影响；当光线从一种介质入射另一种介质时，介质的折射率差别越大，反射就越强。材料的折射率受其结构影响。单位体积中原子的数目越多，或结构越紧密，则光波传播受影响越大，从而折射率越大。原子半径越大(极化率大

7、），折射率就越大。折射率是一个重要指标。例如光学透镜，折射率大，透镜可以做得薄。Chapter3PropertiesofMaterials15金属材料：颜色取决于其反射光的波长；无机非金属材料：颜色通常与光吸收特性有关；3.6.2材料的颜色红宝石中Cr3+的颜色Chapter3PropertiesofMaterials16导电性介电性铁电性压电性——材料被施加电场时所产生的响应行为.3.4电性能ElectricalPropertyC