新型固体光学.ppt

固体光学与光谱学 (Solid State Optics Spectroscopy);参考书： 1.《半导体光学》（Semiconductor optics, Springer-Verlag)，C.F.Klingshirn，世界图书出版公司,1999年 2.《发光学与发光材料》，徐叙瑢，苏勉曾主编，化学工业出版社，2004年 3.《半导体光谱和光学性质》，沈学础著，科学出版社，2002年;绪论(Introduction); 光是一种重要的自然现象，我们之所以能看到客观世界中的景象，是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。;具体内容：;典型的半导体吸收光谱;固体吸收光谱的主要特征：;著名科学家丁肇中在2000.11 世界科技大会上题为“探求自然界的基本构造”的演讲，“…回顾世界科学和技术的发展，中国有着重要的贡献：在科学上，光与物质相互作用的研究是最早的物理课题，公元前四世纪周朝墨子的著作中就有这方面的详细记载” 。例如，墨子《经说下》第四十三中： “光至，景(ying )亡，若在，尽古（ku)息。 B.c.3世纪春秋出土丝光瓷器: 纳米贵金属颗粒镶嵌的瓷器，在阳光下色彩斑斓 B.c.2-3世纪，Archimede 利用巨型透镜会聚太阳光焚烧敌舰的故事;　　从墨翟开始的两千多年的漫长岁月构成 了光学发展的萌芽时期，在此期间光学发展 比较缓慢。到15世纪末和16世纪初，凹面镜、 凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学 元件的相继出现，预示着新的时期即将到来。;几何光学时期：16世纪初~19世纪初 这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期，建立了光的反射定律和折射定律，奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的观察能力，人们发明了光学仪器，第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展，显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。到17世纪中叶，基本上已经奠定了几何光学的基础。; 17世纪下半叶，牛顿和惠更斯等人把光的研究引向进一步发展的道路。牛顿根据光的直线传播性质，提出了光是微粒流的理论。惠更斯反对光的微粒说，从声和光的某些现象的相似性出发，认为光是在“以太”中传播的波。这一时期中，在以牛顿为代表的微粒说占统治地位的同时，以惠更斯为代表的波动说也初步提出来了。;1665年,牛顿第一次??三棱镜观察到太阳这个凝聚态物质的光谱,他正确地解释了这是由于不同光线折射率不同引起的,即折射率的色散关系，可以说是牛顿开创了光谱学的研究。正如著名物理学家斯托列托夫所说，牛顿的伟大实验开辟了整个光谱学。随后他又研制成世界上第一架反射式天文望远镜. ;波动光学时期：19世纪初~20世纪初 到了19世纪初，初步发展起来的波动光学的体系已经形成。1801年杨氏最先用干涉原理令人满意的解释了白光照射下薄膜颜色的由来并做了著名的“杨氏双缝干涉实验”，还第一次成功的测定了光的波长。1815年菲涅耳用杨氏干涉原理补充了惠更斯原理，形成了人们所熟知的惠更斯—菲涅耳原理。; 1845年法拉第揭示了光学现象和电磁现象的内在联系。麦克斯韦在1865年的理论研究说明光是一种电磁现象。这个理论在1888年被赫兹的实验所证实。至此，确立了光的电磁理论。;　　1859年本生和基尔霍夫制成了第一台棱镜光谱仪。开始了光谱与物质组成的关系，确认各种物质都具有自己的特征谱线，从而开创了光谱化学分析这一学科领域。由于光谱分析对鉴定物质化学成份的巨大意义，导致了光谱研究的急骤发展和应用。很快地就有人把分光镜用于天文观测，立即得到了重大发现，知道天上的物质与地上一样，而当时地上没看到过的氦元素，则是先从太阳光谱中发现的，接着，分光镜为填满元素周期表的空缺立下了巨大功劳。 ;量子光学时期：20世纪初~20世纪中 19世纪末到20世纪初，光学的研究深入到光的发生、光和物质相互作用的微观机制中，开始了量子光学时期。;19世纪末20世纪初，两个重大的科学发现： 1895, 伦琴（R?ntgen）: X-Ray, 气体放电 + BaPt (CN)4 荧光 ？;1905年爱因斯坦(A.Einstein)发展了普朗克的能量 子假设，把量子论贯穿到整个辐射和吸收过程中， 提出了杰出的光量子理论，圆满地解释了光与物质 相互作用的量子效应-光电效应，并被后来的许多 实验证实。;在原子光谱大量的实验事实基础上, 玻尔(N.Bohr)在1913年提出著名的量子论 1922年，康普顿（A.H. Compton ）把来自钼靶的X射线投射到石墨上以观测被散射后的X射线。他发现其中包含有两种不同频率的成分，一种频率(或波长)和原来人射的X射线的频率相同，而另一种则比原来入射的X射线的频率小,即康普顿效应 1928年,喇曼(C.