材料的光學-全套ppt

第五章材料的光學-5.1材料的透光性動畫動畫雙折射兩束折射線中的一束始終遵守折射定律這一束折射光稱為尋常光，通常用o表示，簡稱o光；另一束折射光不遵守普通的折射定律這束光通常稱為非常光，用e表示，簡稱e光。

尋常光折射率no一折射率不隨入射方向而改變。

非尋常光折射率ne－折射率隨入射方向而改變。晶體光軸：晶體內存在著一個特殊方向，光沿這個方向傳播時不產(chǎn)生雙折射，即o光和e光重合，在該方向o光和e光的折射率相等，光的傳播速度相等。這個特殊的方向稱為晶體的光軸。光軸”不是指一條直線，而是強調其“方向”。光沿晶體光軸入射時，不產(chǎn)生雙折射，只有no

，當垂直晶體光軸方向入射時，no最大，表現(xiàn)為材料特性。沿著晶體密堆積程度較大的方向ne較大。材料內應力：垂直于拉應力方向的n最大，平行于拉應力方向的n最小。同質異構體：高溫晶型折射率較低；低溫晶型折射率較高。光的吸收：在光通過材料傳播時，會引起材料的價電子躍遷或使原子振動，從而使光能的一部分變成熱能，導致光能的衰減。朗伯特定律各種材料對光的吸收金屬：對光的吸收強烈，可見光區(qū)吸收系數(shù)大。

原因：在于金屬的價電子處于未滿帶，吸收光子后即呈激發(fā)態(tài)，不必躍遷到導帶就能發(fā)生碰撞而發(fā)熱。絕緣性材料：可見光區(qū)吸收系數(shù)小。

原因：絕緣性材料的價電子處在價帶，光子的能量又不足以使價電子躍遷到導帶。絕緣材料在紫外光區(qū)吸收系數(shù)急劇增大原因：紫外光的能量達到禁帶寬度。

若希望在可見光區(qū)的透過范圍大，需紫外吸收端的波長要小，要求Eg大。絕緣材料在紅外區(qū)的吸收：在紅外區(qū)有一個由于離子彈性振動與光子輻射發(fā)生諧振消耗能量的吸收峰，要使吸收峰遠離可見光區(qū)，需選擇較小的材料熱振動頻率。為了有較寬的可見光透明頻率范圍，要求的材料的禁帶寬度大、原子間結合力小及離子質量大。動畫尋常光折射率no一折射率不隨入射方向而改變。次外層有未成對d電子的過渡元素和第三外層有成對f電子的鑭系元素，它們較不穩(wěn)定，只需較少的能量就可激發(fā)而選擇性的吸收可見光。n1、n2分別為光纖芯子和包層的折射率。同質異構體：高溫晶型折射率較低；U6+吸收紫、藍光而顯帶綠熒光的黃綠色。2)非金屬膠體著色劑這個特殊的方向稱為晶體的光軸。又不足以使價電子躍遷到導帶。次外層有未成對d電子的過渡元素和第三外層有成對f電子的鑭系元素，它們較不穩(wěn)定，只需較少的能量就可激發(fā)而選擇性的吸收可見光。晶體光軸：晶體內存在著一個特殊方向，光沿這個方向傳播時不產(chǎn)生雙折射，即o光和e光重合，在該方向o光和e光的折射率相等，光的傳播速度相等。兩束折射線中的一束始終遵守折射定律這一束折射光稱為尋常光，通常用o表示，簡稱o光；絕緣材料在紅外區(qū)的吸收：晶體光軸：晶體內存在著一個特殊方向，光沿這個方向傳播時不產(chǎn)生雙折射，即o光和e光重合，在該方向o光和e光的折射率相等，光的傳播速度相等。為了有較寬的可見光透明頻率范圍，要求的材料的禁帶寬度兩束折射線中的一束始終遵守折射定律這一束折射光稱為尋常光，通常用o表示，簡稱o光；2)非金屬膠體著色劑分子著色劑：

主要起作用的是離子。

著色方式：

1）單個著色離子：

次外層有未成對d電子的過渡元素和第三外層有成對f電子的鑭系元素，它們較不穩(wěn)定，只需較少的能量就可激發(fā)而選擇性的吸收可見光。

如，Co2+吸收橙、黃和部分綠光而呈現(xiàn)帶紫的藍色；U6+吸收紫、藍光而顯帶綠熒光的黃綠色。

2）復色離子含有可著色的簡單離子：

3）無色離子：相互作用強烈，產(chǎn)生極大的極化，使電子軌道變形而激發(fā)并吸收可見光。如，Cr6+、Mn7+、O2-均無色，CrO42-呈黃色、MnO4-呈紫色。膠態(tài)著色劑：如膠體金（紅色）、銀（黃色）、銅（紅色）及硫硒化鎘）等：

1)

金屬膠體著色劑的顏色決定于粒子的大小

如膠態(tài)金的水溶液，

d=20~50nm強烈紅色

d<20nm弱黃色

d=100~150nm透射呈藍色，反射呈棕色

2)

非金屬膠體著色劑

顆粒尺寸對顏色影響很小，如硫硒化鎘膠體著色玻璃時，總能得到色調相同、顏色鮮艷的大紅玻璃，只有當粒徑大于10nm時玻璃才開始失去透明。（動畫）激光及其材料動畫光沿x軸方向傳播光學纖維材料---光的傳輸（動畫）（動畫）（動畫）光纖分類：

按折射率剖面分布和傳輸方式單模光纖

直徑只有幾個μm，只傳輸單模光束階躍型多模光纖

由低折射率玻璃外層包覆高折射率玻璃芯子漸變型多模光纖

折射率沿光纖徑向由中央向四周連續(xù)減小一般光纖在傳輸軸方向的斷面中，光波的電場強度分布是周期地重復波峰和波谷，傳輸模式近似為峰-峰的間隔。光纖內傳輸模式的總數(shù)目其中，