材料物理性能 (第四章 材料的光学.pdf

第四章 材料的光学性能 第一节 光通过介质的现象 第二节 材料的透光性 第三节 界面反射和光泽 第四节 不透明性（乳浊）和半透明性 第一节 光通过介质的现象 一、折射 当光从真空进入较致密的材料时，其速度降低。光 在真空和材料中的速度之比即为材料的折射率。 υ真空 c n υ υ 材料 如果光从材料1，通过界面传入材料2时，与界面法 向所形成的入射角i ，折射角i 与两种材料的折射率n 和 1 2 1 n2有下述关系： sini n υ 1 2 1 n 21 sini n υ 2 1 2 υ υ 式中：和 分别表示光在材料1及2 中的传播速度， 1 2 n21 为材料2相对于材料1的相对折射率。 介质的n总是大于1的正数，例如空气n 1.0003 ，固 体氧化物n=1.3~2.7 ，硅酸盐玻璃n 1.5 ~ 1.9 。 影响n 值的因素有： 1．构成材料元素的离子半径 麦克斯韦电磁波理论认为光在介质中的传播速度为： c υ εμ 式中：C—真空中光速， ε—介质介电常数， μ—介质导磁率 c n εμ υ 对于无机材料电介质 μ 1, ε ≠1 ，故 n ε1/ 2 当离子半径增大时，其ε增大，因而n也增大。因 n 3.912 此，可以用大离子得到高n 的材料，pbS ，用小离 子得到低n 的材料，如nsicl4 1.412 。 2 ．材料的结构、晶型和非晶态 象非晶态和立方晶体这些各向同性材料，当光通 过时，光速不因传播方向改变而变化，材料只有一个折 射率，称为均质介质。但是除立方晶体以外的其他晶 型，都是非均质介质。 光进入非均质介质时，一般都要分为振动方向相互 垂直、传播速度不等的两个波，它们分别构成两条折射 光线，这个现象称为双折射。双折射是非均质晶体的特 性，这类晶体的所有光学性能都和双折射有关。 上述两条折射光线，平行于入射面的光线的折射 率， 称为常光折射率n0 ，不论入射光的入射角如何变化，n0 始终为一常数，因而常光折射率严格服从折射定律。另 一条与之垂直的光线所构成的折射率，则随入射线 方向的改变而变化，称为非常光折射率ne，它不遵守折 射定律，随入射光的方向而变化。当光沿晶体光轴方向入 射时，只有n0存在，与光轴方向垂直入射时，ne达最大 值，此值是材料的特性。 3 ．材料所受的内应力 有内应力的透明材料，垂直于受拉主应力方向的n大， 平行于受拉主应力方向的n小。 4