聚合物的電學(xué)、熱學(xué)和光學(xué)性能-光學(xué)性能（高分子物理課件）

1光的吸收和透過(guò)光的反射和折射材料的顏色

聚合物的光學(xué)性能10.3.1光的吸收和透過(guò)一束光強(qiáng)為Io的平行單色光照射均勻材料時(shí)，一部分被材料表面所反射，剩余部分進(jìn)入材料內(nèi)部，其中一部分被材料吸收，另一部分透過(guò)材料。入射光的原始光強(qiáng)為：Io=IR+IA+ITR為反射率，A為吸光率，T為透光率。各種材料在光學(xué)性能上的差異主要是其對(duì)光的反射、吸收和透過(guò)程度上的差異。材料對(duì)光的吸收源于電磁波作用于材料中的原子時(shí)產(chǎn)生的電子極化和電子躍遷。電子極化，即造成電子云和原子核重心發(fā)生相對(duì)位移。結(jié)果是光通過(guò)介質(zhì)時(shí)一部分能量被吸收，同時(shí)光波速度被減小電子躍遷把光能消耗在電子的激發(fā)上。當(dāng)光的能量大于電子能隙時(shí)，處于低能級(jí)的電子可吸收光能激發(fā)到高能級(jí)。hv＞Eg

金屬材料金屬導(dǎo)帶中已填充的能級(jí)上方有許多空的電子能態(tài)，因此頻率分布范圍很寬的各種入射輻射都可激發(fā)電子到能量較高的未填充態(tài)，從而被吸收。所以金屬超過(guò)100nm就不透明。

半導(dǎo)體和其它非金屬材料-------對(duì)光的吸收取決于能隙Eg當(dāng)材料的能隙Eg＞3.26eV，將不能通過(guò)電子躍遷吸收可見光，如果材料均勻無(wú)雜質(zhì)，則是無(wú)色透明的。當(dāng)材料的能隙Eg＜1.59eV，則所有可見光都可被吸收，導(dǎo)致材料不透明。當(dāng)材料的能隙1.59eV＜Eg＜3.26eV時(shí)，部分光波被吸收，材料呈現(xiàn)不同的顏色?？梢姽獠ㄩL(zhǎng)：380-780nm，能量：3.26eV-1.59eV4一般的窗玻璃在紫外光區(qū)（320nm以下）有較強(qiáng)的吸收。

石英和藍(lán)寶石可較好的透過(guò)紫外線，故可用作涉及紫外線波段的材料，如紫外光譜測(cè)量：石英比色皿。

Si在紅外波段有大約50%的透過(guò)率，故可用作紅外光譜測(cè)量的樣品基片。

高分子材料

無(wú)定形高分子：通常物色透明，透過(guò)率高，如PMMA

結(jié)晶聚合物：通常是半透明或不透明（晶粒對(duì)光的散射）,如尼龍，聚乙烯。

注:結(jié)晶聚合物晶粒尺寸小于光波波長(zhǎng)，也可透明。如等規(guī)PP，加工過(guò)程加入成核劑可使制品的晶粒很小。此外，晶格熱振動(dòng)對(duì)長(zhǎng)波區(qū)的可見光和紅外光產(chǎn)生吸收。許多材料本來(lái)是透明的電介質(zhì)，也可以制成半透明或不透明的。其基本原理是設(shè)法使光線在材料內(nèi)部發(fā)生多次反射（包括漫反