第九章 材料的光学性质.pdf

第九章、材料的光学性质 第九章、材料的光学性质 第一节、光的本质 第一节、光的本质 光是电磁波 光是电磁波 14 14 波长λ=0.4-0.7μm, 频率ν=(4.2-7.5)×10 Hz 波长λ=0.4-0.7μm, 频率ν=(4.2-7.5)×10 Hz 8 光速（真空中）c=3×108m/s 光速（真空中）c=3×10 m/s 由波的性质有 由波的性质有 c=λν 1 又知c 又知 ε μ 0 0 其中ε 和μ 分别为真空中的介电常数和磁导率。 0 0 考虑电磁辐射的量子性，将光看成粒子—— 能量量子— —光子，则光子的能量 hc E h ν λ 其中h为普朗克常数。 第二节、光与固体的作用 第二节、光与固体的作用 一、基本概念 一、基本概念 1、光与介质的作用 1、光与介质的作用 透射（能流率ϕT ） 入射光（能流率ϕ0 ） 介质 吸收（能流率ϕA ） 反射（能流率ϕR ） 2 有：ϕ =ϕ +ϕ +ϕ (W/m ) 0 T A R 或：τ+α+ρ=1 其中τ=ϕ /ϕ 为透射率，α=ϕ /ϕ 为吸收率，ρ =ϕ /ϕ T 0 A 0 R 0 为反射率。 透明材料：透射率较高而吸收率和反射率较小的材料。 半透明材料：使光线透过时发生漫散射的材料。 不透明材料：透射率极小的材料。 2、光与固体作用的微观机制 2、光与固体作用的微观机制 ①电子极化：光的电场分量与原子作用，引起电子极 ①电子极化：光的电场分量与原子作用，引起电子极 化—— 电子云与原子核的电荷中心发生相对位移—— 化—— 电子云与原子核的电荷中心发生相对位移—— 光的部分能量被吸收，光速减小，导致折射。 光的部分能量被吸收，光速减小，导致折射。 ②电子能态转变：频率为 ②电子能态转变：频率为 ν 的光子照射到孤立原子 ν42 的光子照射到孤立原子 42 上，使E 能级的电子被激 上，使E2 能级的电子被激 2 发到E 空能级，光子能量 发到E4 空能级，光子能量 4 被完全吸收，光子消失。 被完全吸收，光子消失。 只有能量为电子能级差 只有能量为电子能级差 ΔE 的光子才能被吸收。 ΔE 的光子才能被吸收。 受激的电子按不同途径 受激的电子按不同途径 衰变回基态又会发射不 衰变回基态又会发射不 同波长（能量）的电磁 同波长（能量）的电磁 波。 波。 二、金属的光学性质 二、金属的光学性质 金属对可见光不透明——吸收和反射 金属对可见光不透明——吸收和反射 原因：能带结构 金属费米能以上有大 量空能级—— 易吸收 光子能量使电子被激 发到空能级。 空能级能量范围宽— — 吸收不同能量（频 率）的