课件：第五章——材料的光学性能PPT课件.ppt

注入式电致发光——低场 p-n结 无电压：耗尽层形成势垒，阻碍电子和空穴的进一步扩散 施加正向低电压时，耗尽层减薄，电子和空穴分别注入到p区或n区进行复合，同时以光的形式辐射出多余的能量 等离子发光材料 发光原理 等离子体：高度电离化的多种粒子存在空间，其中带电粒子有电子、正离子（或负离子），不带电粒子有气体原子、分子、受激原子、亚原子等 采用不同的工作物质可以产生不同波长的光，这种工作物质称为等离子发光材料 利用了稀有气体中冷阴极辉光放电效应 激光材料 激光与普通光的根本区别：激光具有极高的光子简并度 （处于同一量子态中的光子数） 激光特点 方向性好，亮度高，能量集中 单色性好 相干性好 激光传递信息的容量大 高简并度的强激光，其场强远大于 库仑场强，引起新的物理效应 1017 10?3 激光发光机制 * 光的自发辐射过程 光的受激吸收过程 光的受激发射过程 激光产生 必要条件 粒子数反转分布 减少振荡模式（开式光学谐振腔） THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 降低反射率的方法：采用折射率与玻璃相近的胶将它们粘起来，使得除了最外的表面是玻璃和空气的相对折射率外，内部各界面都是玻璃和胶的较小的相对折射率，从而大大减小了界面的反射损失 * 金属和半导体的吸收系数都很大，但绝缘性材料很小。金属的价电子处于未满带，吸收光子后呈激发态，不必跃迁到导带就能发生碰撞而发热 * * Abbe number：阿贝数 D光—黄光，589.3nm，F光—青光，486.1nm，C光—红光，656.3nm，氢光谱中的C线 Red hydrogen C line * 发光强度为1坎德拉(cd)的点光源，在单位立体角（1球面度）内发出的光通量为“1流明”，英文缩写(lm) 1球面度所对应的立体角所对应的球面表面积为r2，球表面积为4πr2，因此整个球有4π个球面度 * * 均匀吸收和选择吸收 除了真空，没有一种物质对所有波长的电磁波都是绝对透明的 均匀吸收 在可见光范围对各种波长的吸收程度相同 普通玻璃对可见光是透明的，但是对红外线、紫外线都有强烈的吸收，是不透明的 石英对所有可见光几乎都透明的，在紫外波段也有很好的透光性能，且吸收系数不变 选择吸收 对某一波长吸收系数大 在3.5~5.0μm的红外光，石英表现为强烈吸收 红外吸收光谱 研究离子间的弹性振动 紫外吸收光谱 研究半导体的禁带宽度 紫外可见光谱——禁带宽度 作(ahν)1/2或(ahν)2-hν(eV)曲线，取线性部分的切线与x轴的交点 从吸收峰起峰处算起，1240除以起峰波长（近似） 5.1.6 光的散射 光的散射 光波遇到不均匀结构产生的次级波，与主波方向不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方向，从而引起散射 对于相分布均匀的材料，由于散射而引起强度减弱的规律与吸收规律具有相同的形式 αS：散射系数，与散射质点的大小、数量以及散射质点与基体的相对折射率等因素有关 当光的波长约等于散射质点的直径时，出现散射的峰值 当dλ时，则随着d的增加， αS随之增大；当dλ时，则随着d的增加，αS反而减小，当d=λ时，αS达最大值 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 散射系数：可以认为散射系数正比于散射质点的投影面积 N：单位体积内的散射质点数； R：散射质点的平均半径； K：散射因素，取决于基体与质点的相对折射率 假设散射介质为球体，且d1/3λ，散射系数： 将吸收定律与散射规律的式子统一起来 散射质点的折射率与基体的折射率相差越大，将产生越严重的散射 弹性散射和非弹性散射 弹性散射 散射前后光的波长（或光子能量）不发生变化，只改变方向的散射 非弹性散射 散射前后光的波长（或光子能量）发生变化的散射，称为非弹性散射 弹性散射 参量σ：与散射中心尺度大小a0有关 按a0与入射光波长λ的大小比较，分为三类 a0?λ ：（Tyndall Scattering）散射光强与入射光波长无关，胶体、乳浊液以及含有烟、雾 或灰尘的大气中的散射 a0≈λ：（Mile Scattering） σ=0~4，具体取值与散射中心有关 a0?λ ：（Rayleigh scattering）散射强度与波长的4次方成反比，不改变原入射光的频率 弹性散射 瑞利散射强度与波长的关系 瑞利散射 晴天时朝阳、午阳、夕阳的颜色不同 入射波长越长，散射光强越小，即长波散射要小于短波散射 大气及尘埃对光谱上蓝紫色光的散射比红橙色光为甚，阳光透过大气层越厚，其中蓝紫色光成分损失越多，太阳显得越红 Earth 早晨 中午 太阳光 非