光學(xué)性質(zhì)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1光學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)第2頁/共34頁第1頁/共34頁所以，當(dāng)光通過介質(zhì)時，一部分能量被吸收，同時光速減小，后者導(dǎo)致折射。第3頁/共34頁第2頁/共34頁電磁波的吸收和發(fā)射包含電子從一種能態(tài)轉(zhuǎn)變到另一種能態(tài)的過程；材料的原子吸收了光子的能量之后可將較低能級上的電子激發(fā)到較高能級上去，電子發(fā)生的能級變化E與電磁波頻率有關(guān)： E=h受激電子不可能無限長時間地保持.在激發(fā)狀態(tài)，經(jīng)過一個短時期后，它又會衰變回基態(tài)，同時發(fā)射出電磁波，即自發(fā)輻射。第4頁/共34頁第3頁/共34頁2121nuusinisin第5頁/共34頁第4頁/共34頁2. 2. 光的反射與折射光的反射與折射2.2 2.2 折射率與傳

2、播速度的關(guān)系折射率與傳播速度的關(guān)系第6頁/共34頁第5頁/共34頁2. 2. 光的反射與折射光的反射與折射2.2 2.2 折射率與傳播速度的關(guān)系折射率與傳播速度的關(guān)系n材料的折射率反映了光在該材料中傳播速度的快慢。光密介質(zhì)：在折射率大的介質(zhì)中，光的傳播速度慢；光疏介質(zhì)：在折射率小的介質(zhì)中，光的傳播速度快。n材料的折射率從本質(zhì)上講，反映了材料的電磁結(jié)構(gòu)（對非鐵磁介質(zhì)主要是電結(jié)構(gòu)）在光波作用下的極化性質(zhì)或介電特性。122121nnvvn第7頁/共34頁第6頁/共34頁在光束通過物質(zhì)時，它的傳播情況將要發(fā)生變化。首先光束越深入物質(zhì)，它的光強將越減弱，這是由于一部分光的能量被物質(zhì)所吸收，而另一部分光向

3、各個方向散射所造成的，這就是光的吸收和散射現(xiàn)象。其次，光在物質(zhì)中的速度將小于光在真空中的速度，并將隨頻率而改變，這就是光的色散現(xiàn)象，光的吸收、散射和色散這三種現(xiàn)象，都有是由于光與物質(zhì)的相互作用引起的，實質(zhì)上是由光與原子中的電子相互作用引起的。這些現(xiàn)象是不同物質(zhì)光學(xué)性質(zhì)的主要表現(xiàn)，對它們的討論可以為我們提供關(guān)于原子、分子和物質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息。本章側(cè)重于對現(xiàn)象及其唯象規(guī)律的描述，并用經(jīng)典電子論對這些現(xiàn)象作進一步的解釋。第8頁/共34頁第7頁/共34頁3.1 基本性質(zhì)基本性質(zhì)第9頁/共34頁第8頁/共34頁3.23.2 吸收定律吸收定律第10頁/共34頁第9頁/共34頁3.33.3 吸收的物理機制吸收的

4、物理機制第11頁/共34頁第10頁/共34頁3.33.3 吸收的物理機制吸收的物理機制第12頁/共34頁第11頁/共34頁3.4 3.4 一般吸收和選擇吸收一般吸收和選擇吸收第13頁/共34頁第12頁/共34頁第14頁/共34頁第13頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類第15頁/共34頁第14頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類第16頁/共34頁第15頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類第17頁/共34頁第16頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光

5、的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類第18頁/共34頁第17頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類Global早晨中午太陽光第19頁/共34頁第18頁/共34頁4 4 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的散射的散射 4.2 4.2 光散射分類光散射分類第20頁/共34頁第19頁/共34頁 測量不同波長光線通過棱鏡的最小偏向角，就可以算出棱鏡材料的折射率n與波長之間的關(guān)系曲線，即色散曲線。 實驗表明，凡在可見光范圍內(nèi)無色透明的物質(zhì)，它們的色散曲線在形式上很相似，這些曲線的共同特點是，折射率n以及色散率dn/d的數(shù)值都隨著波長的增加而單調(diào)下降，在波長很長

6、時折射率趨于定值，這種色散稱為（normal dispersion）。6-55 5 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的色散的色散 5.2 5.2 正常正常色散色散一、定義一、定義第21頁/共34頁第20頁/共34頁 實驗表明，在發(fā)生強烈吸收的波段，色散曲線發(fā)生力量明顯的不連續(xù)，折射率n隨著波長的增加而增大，即dn/d 0，這種在吸收帶附近不符合科希公式，與正常色散曲線大不相同的特征稱之為（anomalous dispersion） 盡管通常把這種色散稱為反常色散，但實際上它反映了物質(zhì)在吸收區(qū)域內(nèi)所普遍遵從的色散規(guī)律。 大多數(shù)材料在遇到吸收帶時，色散曲線都有這種不連續(xù)的性質(zhì)。在吸收區(qū)域以外，物質(zhì)的色散曲線仍屬于

7、正常曲線。6-65 5 介質(zhì)對光介質(zhì)對光的色散的色散 5.3 5.3 反常反常色散色散第22頁/共34頁第21頁/共34頁6 6 材料的材料的光發(fā)射光發(fā)射 6.16.1 光發(fā)射的定義光發(fā)射的定義第23頁/共34頁第22頁/共34頁6 6 材料的材料的光發(fā)射光發(fā)射 6.16.1 光發(fā)射的定義光發(fā)射的定義二、平衡輻射和非平衡輻射二、平衡輻射和非平衡輻射1. 平衡輻射q只與輻射體的溫度和發(fā)射本領(lǐng)有關(guān)，如白熾燈的發(fā)光。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。第24頁/共34頁第23頁/共34頁（1）熱輻射）熱輻射 （2）電致發(fā)光）電致發(fā)光 （3）光致發(fā)光）光致發(fā)光 （4）化

8、學(xué)發(fā)光）化學(xué)發(fā)光 自發(fā)自發(fā)輻射輻射（5）同步輻射光源）同步輻射光源 （6）激光光源）激光光源 受激受激輻射輻射激發(fā)態(tài)原子或分子的自發(fā)輻射激發(fā)態(tài)原子或分子的自發(fā)輻射 = (E2-E1) / hE1E2激發(fā)態(tài)原子或分子的受激輻射激發(fā)態(tài)原子或分子的受激輻射 6 6 材料的材料的光發(fā)射光發(fā)射 6.26.2 激勵方式激勵方式材料發(fā)光前可以有多種方式向其注入能量第25頁/共34頁第24頁/共34頁一、分立中心發(fā)光一、分立中心發(fā)光 RE3+發(fā)光，雜質(zhì)、缺陷發(fā)光發(fā)光，雜質(zhì)、缺陷發(fā)光 其發(fā)光通常是摻雜在透明基質(zhì)材料中的離子，或基質(zhì)材料自身結(jié)構(gòu)的某一個基團。 選擇不同的發(fā)光中心和不同的基質(zhì)組合，可以改變發(fā)光體的發(fā)

9、光波長，調(diào)節(jié)其光色。 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。6 6 材料的材料的光發(fā)射光發(fā)射 6.46.4 發(fā)光的物理機制發(fā)光的物理機制第26頁/共34頁第25頁/共34頁根據(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：1. 發(fā)光中心基本上是孤立的它的發(fā)光光譜與自由離子相似；2. 發(fā)光中心受基質(zhì)點陣電場（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(zhì)作為一個整體來分析。6 6 材料的材料的光發(fā)射光發(fā)射 6.46.4 發(fā)光的物理機制發(fā)光的物理機制第27頁/共34頁第26頁/共34頁 激光（Laser）是受激輻射光放大的簡稱，是

10、一種單色性好,亮度高、相干性強、方向性好的相干光束。 激光技術(shù)是20世紀60年代后發(fā)展起來的一門技術(shù)，它帶動了傅里葉光學(xué)、全息術(shù)、光學(xué)信息處理、光纖通信、非線性光學(xué)和激光光譜學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，形成了現(xiàn)代光學(xué)。 僅就全息照相和傅里葉光學(xué)中的一些最基礎(chǔ)的內(nèi)容作扼要的介紹。7-1激光（激光（LaserLaser）7 7 其它光學(xué)性質(zhì)其它光學(xué)性質(zhì) 7.1 7.1 激光激光第28頁/共34頁第27頁/共34頁7 7 其它光學(xué)性質(zhì)其它光學(xué)性質(zhì) 7.2 7.2 全息照相全息照相第29頁/共34頁第28頁/共34頁1、光電效應(yīng)的基本概念光電效應(yīng)的基本概念當(dāng)光照射到金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫當(dāng)光照射到金

11、屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象叫光電光電效應(yīng)效應(yīng)，所逸出的電子叫，所逸出的電子叫光電子光電子，由光電子形成的電流叫，由光電子形成的電流叫光光電流電流，使電子逸出某種金屬表面所需的功稱為該種金屬的，使電子逸出某種金屬表面所需的功稱為該種金屬的逸出功逸出功。8 8 光電效應(yīng)光電效應(yīng)8.1 8.1 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律光電效應(yīng)的實驗規(guī)律第30頁/共34頁第29頁/共34頁2、實驗裝置、實驗裝置單色光通過石英窗照射金屬板單色光通過石英窗照射金屬板陰極上有光電子產(chǎn)生。陰極上有光電子產(chǎn)生。UGKA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。當(dāng)K、A之間的反向電勢差等于U0時，從K逸出的

12、動能最大的電子剛好不能到達A，電路中沒有電流， U0叫遏止電壓。0maxeUEk 8 8 光電效應(yīng)光電效應(yīng)8.1 8.1 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律光電效應(yīng)的實驗規(guī)律第31頁/共34頁第30頁/共34頁1、愛因斯坦光子假說、愛因斯坦光子假說1905年，愛因斯坦對光的本性提出了新的理論，認為年，愛因斯坦對光的本性提出了新的理論，認為光束可以看成是由微粒構(gòu)成的粒子流，這些粒子流叫光束可以看成是由微粒構(gòu)成的粒子流，這些粒子流叫做做光量子光量子，簡稱簡稱光子光子。在真空中，光子以光速。在真空中，光子以光速c 運動。運動。一個頻率為一個頻率為 的光子具有能量的光子具有能量eeh 2 、光電效應(yīng)的愛因斯坦方程、光電效應(yīng)的愛因斯坦方程Wmvh 221 8 8 光電效應(yīng)光電效應(yīng)8.2 8.2 光子光子 愛因斯坦方程愛因斯坦方程第32頁/共34頁第31頁/共34頁(3) 截止電壓與頻率成線性關(guān)系截止電壓與頻率成線性關(guān)系WheU 0eWehU 0Whmv 202102021eUmv aUKU 0(4)光電效應(yīng)的瞬時性光電效應(yīng)的瞬時性：當(dāng)電子一次性地吸收了一個光子后，便獲得