第五章 材料的光學(xué)-

第五章材料的光學(xué)-第一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五5.1材料的透光性動畫第二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五動畫第五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五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(nèi)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(qiáng)調(diào)其“方向”。第八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五光沿晶體光軸入射時，不產(chǎn)生雙折射，只有no

，當(dāng)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(nèi)應(yīng)力：垂直于拉應(yīng)力方向的n最大，平行于拉應(yīng)力方向的n最小。同質(zhì)異構(gòu)體：高溫晶型折射率較低；低溫晶型折射率較高。第九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五光的吸收：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(dǎo)致光能的衰減。朗伯特定律第十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五各種材料對光的吸收金屬：對光的吸收強(qiáng)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(dǎo)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(dǎo)帶。第十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五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(dá)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(yuǎn)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(jié)合力小及離子質(zhì)量大。第十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五動畫第二十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第二十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五分子著色劑：

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(lán)色；U6+吸收紫、藍(lán)光而顯帶綠熒光的黃綠色。第二十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五

2）復(fù)色離子含有可著色的簡單離子：

3）無色離子：相互作用強(qiáng)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。第三十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五膠態(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(qiáng)烈紅色

d<20nm弱黃色

d=100~150nm透射呈藍(lán)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(diào)相同、顏色鮮艷的大紅玻璃，只有當(dāng)粒徑大于10nm時玻璃才開始失去透明。第三十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五（動畫）激光及其材料第三十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第三十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五動畫第四十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第四十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五光沿x軸方向傳播第四十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五光學(xué)纖維材料---光的傳輸?shù)谒氖?，共一百二十四頁，編輯?023年，星期五第四十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五（動畫）第四十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五（動畫）（動畫）第四十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五光纖分類：

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)減小圖5.10第五十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五一般光纖在傳輸軸方向的斷面中，光波的電場強(qiáng)度分布是周期地重復(fù)波峰和波谷，傳輸模式近似為峰-峰的間隔。光纖內(nèi)傳輸模式的總數(shù)目其中，

a---芯子半徑；λ---光波長；

n1、n2分別為光纖芯子和包層的折射率。第五十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五線性非線性第六十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第六十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五θθoλ第七十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五動畫第七十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五玻璃光纖中光損耗與波長的關(guān)系（傳輸窗口）第七十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五圖5.11第七十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第七十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五圖5.10（b）△（r/a)a△第七十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五圖5.12第七十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第七十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五圖5.16圖5.17第七十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第七十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五圖5.25第八十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第八十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第九十九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五間接復(fù)合。第一百零三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零五頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零六頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零七頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零八頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百零九頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十一頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十二頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十三頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十四頁，共一百二十四頁，編輯于2023年，星期五第一百一十五頁，共一百二十四頁，編輯