晶体物理性性质讲解.ppt

§71晶体的光学性质 晶体的光学性质包括:颜色、折射、发光 711晶体的颜色 1)颜色的概念 颜色是电磁辐射作用于人眼视网膜上感色细胞 形成的刺激,视神经把这种刺激转化成为颜色感觉 晶体的颜色是晶体的化学成分、结构与可见光 相互作用的结果。 (1)可见光的颜色、波长、波数、能量 人的视觉能感受到的光的颜色所对应的波段为 可见光波段,其波长约在39mm~70mm之间,波长 由长至短依次显示红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等 色,它们的混合色就是白色。 1紫蓝1青丨绿黄橙 不同颜色的光波,可以用波长(mm)表示,也 以用波数(cm1)、能量E(eV)来表示: 波长390nm 770nm 能量3.18eV 1.6leⅤ 波数25600cm1~13000cm 单一波长光的颜色称为光谱色。 注意:单色光、白色光 (2)对白光的吸收与颜色绝缘体、部分半导体 黃 黃綠 黃橙 均匀吸收产生的颜色: 綠 黑色灰色无色 白色 紅 綠 橙 选择吸收产生的颜色: 观察到的颜色与吸收 光的颜色为互补 藍紫 红紫 紫 补色环 (3)对白光的吸收+反射与颜色金属导体 吸收-均匀反射:钢灰银灰银白等 吸收-部分反射: 被观察到的颜色是反射光颜色。 几种金属的反射光谱图 波长(mm) 600 500 紫光的反射稍弱 银呈略带暖色(黄色)的银白色 铝几乎反射所有光,红端的反射8 稍弱,铝呈银白色 60 金呈金黄色 凶 铜与金的反射光谱似而不同,铜 呈铜红色; 红黄绿蓝 铁均匀吸收所有的光,银灰色 1.772.02.252.52.753.0 能量(cV) (4)晶体的自色和它色 自色:具有理论化学组分和结构之晶体的颜色。 本征性质 纯刚玉(AL2O3)无色透明白色 纯硫化镉(CdS)鲜黄色 它色:缺陷导致的颜色 例:少量过渡离子的类质同象使之呈色 刚玉CrA→红色红宝石 本课程,不再刻意指明晶体的自色和它色。 晶体是如何呈色的呢? 2)晶体的呈色机理 (1)晶体场呈色 两个必要条件: A外电子层未被充满的过渡离子(df) B晶体场 强大的晶体场使基态和激发态能级间的距离增大。 由于在晶体场中,d、∫轨道基态和激发态能级间的 能级差与可见光的能量相当,所以可见光正好能将基 态d、∫轨道上的电子激发到激发态能级上 当电子跃迁所吸收的能量等于某波长或某些波长 色光时,晶体就有可能呈现其补色光的颜色 d电子轨道在晶体场 中的简并与分裂 dx2y2 d22 dx2y2 g d22 a1g Dq dy2 areg 立方体场四面体场球形场八面体场四方畸变三方畸变 红宝石(AL,Cr)2O3 祖母绿Be3(AL,Cr)2Si6O1s