材料的光学性能201X01218ppt课件

.颜色、反射、穿透、吸收、折射、发光、第11章材料的光学特性、1，光是什么？2、材料的光学特性是什么？具有这些光学特性的材料的本质是什么？材料的光学性质，回顾和总结，光的现象，光的粒子理论(牛顿)，光的波动说(胡克，惠更斯)，光的电磁理论(麦克斯韦)，光的波粒子二重性(普朗克，爱因斯坦)，光的直线传播，光的干涉，光的衍射，光的衍射，光的基本特性，光的波粒子二重性，Whatisthelight？WaveorParticle？WaveandParticle？arerelationsp=hk ande=mc2 simultaneuslycompatiblewithniplefwave-particle duality？p=mcp=mc=E/c=hv/c=h/光子动量悖论？颜色相关问题，可见7色的波长和频率范围，人眼最敏感的光在黄绿色，即555纳米附近。想想问题，物体如何呈现不同的颜色？无法到达五个手指的夜晚。看到红花和绿草了吗？人类如何检测颜色？可见光以外的波段光子的能量如何测量？光通过固体的现象、折射(光速的变化)、反射(能量的变化)、吸收(能量的变化)、散射(能量的变化)、通过(能量)、反射定律和微观机制，折射、负折射、材质的不透明和半透明，光的吸收过程和机制，电子极化电磁波的组成部分之一是快变电场的组成部分；在可见光范围内，电场成分与传播过程中遇到的每个原子相互作用，产生电子极化。也就是说，电子云导致了相对于原子核电荷中心的位移。因此，当光通过介质时，一部分能量被吸收，同时光的速度下降，后者导致折射。电子能量状态变化电磁波的吸收和释放包括电子从一种能量状态转换到另一种能量状态的过程；物质的原子吸收光子的能量后，能以更低的能量水平将电子高频发射到更高的能量水平，电子的能量水平变化e与电磁波频率有关。e=h 诱导电子不能维持无限长。在此状态下，短时间后，再次崩溃到基态，发出电磁波，即自发辐射。原子的能级和晶体的能级，光吸收，J(x)=J0(1-R)e-axR是反射系数，a是吸收系数，光的吸收和光电转换，本特征从固体中吸收电子的能带结构、绝缘体和半导体的能带结构。向导和价格带之间存在一定宽度的能量间隙(禁带)，能量间隙中不能存在电子的能量水平。这样，当固体被光辐射时，辐射光子的能量不足以将电子从价带转换为导向，就不会产生晶体或发生光的吸收。例如，离子晶体的能量间隙宽度一般是几个电子螺栓，如紫外线的能量。因此，纯粹的理想离子晶体在可见光或红外区域的光辐射中也不吸收光，是透明的。碱金属卤化物晶体对电磁波的透明波长可以等于25m到250nm的0.05 5555555v的能量。如果像原子光这样的强辐射充分暴露在离子晶体中，原子价带的电子就会越过能量间隙进入导频带，导致光吸收。从原子向导向带传递的与这种转移相关的光吸收称为固有吸收。例如，CaF2的默认吸收带位于200nm(约6eV)附近，NaCl的默认吸收约为8eV，Al2O3的默认吸收约为9eV。激子吸收是除基本吸收外，比能量间隙宽度小的一种吸收，与电子在价格上比导带底部略低的能量准位转移有关。这些能量级别可以看作是某些电子-孔(或excition，excition)的激发能量级别。杂质吸收无机离子固体的禁带宽度更大，一般是几个电子伏特，相当于紫外线区域的能量。因此，当因可见光或红外线而调查晶体时，这种能量不足以使电子越过能量间隙，从价带转移到导带。因此，晶体不受到刺激，也不发生光的吸收，晶体也是透明的。如果被紫外线照射决定，就会发生光的吸收，决定变得不透明。Al2O3单晶、红宝石(Cr)、蓝宝石(Ti，Te)、想：红宝石为什么是红色的？铜为什么是红色的？铜离子是蓝色的吗？铁是银白色的吗？为什么用铜做镜子？测试问题，太阳电池工作原理？材料的发光性质，伴随光和热的是白炽灯丝2000，太阳表面5800，要通过辐射有效地产生可见光，物体的温度必须足够高！炉火纯青，热辐射取决于物体的温度，是一种普遍现象。fourseindevelopmenoflightingapplications、一种或两种发光类型：物体发出可见光的两种形式(热释光和冷释光)。可燃物质燃烧或物体温度达到红热、白热状态时的发光，称为热光。在能量转换中，热发光的热量消耗高，发光效率低。物质不是因为温度升高而发出可见光，而是被称为冷发光。冷发光由于热量消耗低，发光效率高。荧光虫子发光时，发光热消耗量几乎为零，1)热辐射的发光机制：电灯、火焰、太阳等热发射器的发光是随着物质作为热的作用，原子的电子吸收外来能量从低能量等级转移到高能量等级(即原子在这里)后，从高能量等级自发地向低能量等级发射能量的过程。电子从低能级转移到高能级的过程实际上是“吸收冲击”的过程。电子的高能级寿命很短(约10-8-10-9秒)，因此没有外部作用，高能级电子自发转移到低能级，在这种转变过程中发出的辐射称为自发辐射。1，热发射器的发光，蓝宝石，红宝石的颜色？-嗯？2)热辐射的发光特性：由于原子的自发辐射是随机过程，每个发光原子的发光过程相互独立，相互不相关，因此热辐射中每个原子发射的光的方向是不规则的射光，朝向各个方向，相位、偏振状态也各不相同。由于这里的能量水平很宽，发出光的频率不是单一的，而是固定的频率范围。光谱能量密度是波长和温度的函数，或光谱辐射发射度是波长和温度的函数。(普朗克公式)发射率(定义为辐射体的辐射与黑体在同一温度下的辐射比率相同)与发射器的组成和表面条件密切相关。3)人工热辐射源的辐射特性嵌套灯：散热器是氧化锆、氧化钍和氧化钇粉末混合成型后在高温下烧结的细棒状灯丝。运行1800K时，在15m附近发出的红外线高达0.75。硅卡维卓：在1300-1500K之间工作，发出最大8m附近的连续光谱。白炽灯：一般用钨丝发出工作温度高、短波长(0.2-1.6m)连续光谱。高压短弧氙灯：发射具有多个峰的短波长(0.2-1.8m)的连续光谱。2 .冷光不需要提高物体的温度。在某种外部条件的刺激下，物体脱离热平衡状态时，从这里状态到基态的转变所产生的辐射。是一种非平衡辐射。光的发射是由物体中电子从高能状态转换到低能状态而产生的，如果物体要发光，首先必须使物体的电子进入高能状态。以某种方式将能量传递给物体，将电子提升到一定高能状态的过程称为这里的过程。光是将吸收的刺激转换为光的辐射的过程。萤火虫的发光机制，萤火虫的发光细胞内有两种化学物质，一种叫荧光素，另一种叫荧光素。荧光素在荧光素酶的催化下消耗三磷酸根(ATP)，与氧反应，产生活性氧化荧光素，氧化荧光素从激发态回到基态时释放光子。反应释放的能量几乎都以光的形式释放，只有很少的部分以热的形式释放，反应效率为95%。，个别中心照射复合光源，发光材料的发光中心在发生时不分开，发光过程全部限制在中心内部。得到了转移到这里状态的能量，但没有离开中心的电子迟早会释放这里的能量，返回到基态，释放光。这种发光是单分子过程，不伴随光电，因此也称为“非光电”发光。1 .个别中心发光，自发发光：粒子的发光，例如由从激发态a返回基态g的粒子内部电场产生的电子。强迫发光：受刺激的电子只有受外部因素影响时才会发光。材料的发光机制，2 .复合发光，发光材料在这里的时候，具有不同电荷(通常是鱼子酱和电子)的成对粒子分离出来，称为复合发光。分离的带电粒子在发光材料中漂移或扩散，形成特征性光电导，因此也称为“光电导”发光。短复合发光，单分子过程，10-10s长复合发光，双分子过程，材料的发光特性，颜色特性有不同的发光颜色。明度特性强度表示发出光的能量，是客观的数值。发光的亮度是人眼的感觉，是主观判断的结果，包含了眼睛不同颜色视力的差异。发光效率用于表征材料的发光技术。量子效率：发光的量子数与激发源输入的量子数之比。能效(功效):发光能量与产生源输入的能量之比。流明效率(光度学效率):发光流明数与产生源输入的能量之比(lm/W)。发光周期特性，将发光持续时间特性，在此停止时发光亮度l衰减到初始亮度L0的10%时经过的时间指定为余光时间(余光)。人眼在余辉的长发光期间能感觉到磷光；人眼感受不到余辉的短暂发光期是荧光。荧光和磷光没有严格的区别。非常短的余辉：余辉时间1s的发光，发光光谱，发光光谱是指亮度随波长或能量的分布曲线，是发光材料的独特特征。(1)线谱，(2)波段谱，(