晶体光学 lesson1.pdf

光子学与光电子学 原理与应用 －晶体光学 什么是晶体光学？ 研究光波在自然及人工晶体介质中的传播规 律、物理现象和应用原理。 为什么要学习晶体光学？ 在现代光学技术领域，特别是激光技术领域大 量的使用天然或者人工的晶体制成的元器件； 这些器件的工作原理涉及晶体很多特性，其中 主要研究与晶体光学性能有关的特性； 重点研究晶体结构对晶体光学特性的影响及其 应用。 课程简介： 本课程是光电子技术专业技术基础课。课程主研究晶体类 别、晶体性质的数学描述以及晶体的非线形效应等基础知识， 为后续课程的学习和奠定理论基础。 课程时间：4-17周 考察形式：闭卷考试（ 70 ％）＋平时（30 ％） 参考书目： 晶体光学，李家泽，北京理工大学出版社，1988 晶体物理，蒋民华，山东科学技术出版社，1980 任课教师情况： 高明伟 信息科学技术学院光电子所 信息楼5014房间 Tel－802 E-mail:ghew@bit.edu.cn 第一章 晶体学基础 本章涉及一些重要的基本概念，这些概念在整个晶 体光学中都经常出现, 请大家认真掌握。 晶体的基本概念 晶体构造的点阵理论和晶系划分 晶体的对称性 晶体中晶棱晶面方向的标记 晶体的基本概念  什么是晶体？你知道哪些？  什么是晶体？你知道哪些？ 生活中很多是晶体 ：？？？？？ 水晶、食盐、冰糖….. 还有很多 : 矿物——几乎全是晶体 各类宝石 人造晶体 晶体的基本概念 晶体— 具有格子构造的固体, 或内部质点在三维 晶体 空间成周期性重复排列的固体。 如何理解? 如何理解? 格子构造(＝空间点阵)是什么? 内部质点？ 即晶体内部的质点排列具有周期性 晶体的基本概念  基本概念  基本概念  空间格子或空间点阵 阵点或结点－空间格子中的等同点 行列和结点间距－结点在一维方向上的排列。空间格子中任意两个结点 连接的方向就是一个行列方向。行列中相邻结点间的距离称为该行列的 结点间距 。 面网，面网密度和面网间距－结点在平面上的分布构成面网。一个二 维的面网上，单位面积内的结点数目称为面网密度。任意两个相邻面网 的垂直距离称为面网间距。 平行六面体和单位晶胞 一维点阵 面 网 空间格子  在几何结晶学中，把晶体内部的原子、离子或原子集 团等结构基元(等同点）抽象成几何的点，实际晶体就 可以用三维点阵代替，晶体的结构可以看成是由几何 点阵组成的具有空间格子构造的固体。 导出空间格子的方法 首先在晶体结构中找出等同点，再将相当点按照 一定的规律连接起来就形成了空间格子。 等同点 （两个条件：1、性质相同，2、周围环境相同。） 空间格子与具体的晶体结构是什么关系？ 可以认为具体的晶体结构是多套空间格子组成的，见图。 具体的晶体结构是多种原子、离子组成的，使得其重复规律不容 易看出来，而空间格子就是使其重复规律突出表现出来。空间格子 仅仅是一个体现晶体结构中的周期重复规律的几何图形，比具体晶 体结构要简单的多。 平行六面体 平行六面体对应的实际晶体 中相应的范围叫晶胞。 NaCl晶胞 金红石晶胞 研究方式 晶体的概念 相当点