材物章材料的光学.ppt

3、光电效应解释(1)饱和光电流强度与光强成正比：对于给定频率的光束来说，光的强度越大，表示光子的数目越多，光电子越多，光电流越大。(2)红限频率的存在：当入射光频率低于红限频率n0，hnW不会有光电子逸出，只有当入射光频率足够高（nW/h），以致每个光子的能量足够大，电子才能克服逸出功而逸出金属表面。所以红限频率n=W/h；§8光电效应

8.2光子爱因斯坦方程第37页,共38页，星期六，2024年，5月(3)截止电压与频率成线性关系(4)光电效应的瞬时性：当电子一次性地吸收了一个光子后，便获得了hn的能量而立刻从金属表面逸出，没有明显的时间滞后。§8光电效应

8.2光子爱因斯坦方程第38页,共38页，星期六，2024年，5月4.7材料的光发射

4.7.1激励方式一、光激励（光致发光）通过光的辐照将材料中的电子激发到高能态从而导致发光。激励光源可以采用光频波段、x-射线波段、γ-射线波段。如荧光灯：通过紫外线激发涂布于灯管内壁的荧光粉而发光。第5页,共38页，星期六，2024年，5月4.7材料的光发射

4.7.1激励方式二、阴极射线发光利用高能量的电子来轰击材料，通过电子在材料内部的多次散射碰撞，使材料中多种发光中心被激发或电离而发光的过程。如彩电的颜色：采用电子束扫描，激发显象管内表面上不同成分的荧光粉，使它们发射红、绿、蓝三种基本光波而实现发光。第6页,共38页，星期六，2024年，5月4.7材料的光发射

4.7.2激励方式三、电激励（电致发光）通过对绝缘发光体施加强电场而导致发光，或者从外电路将电子（或空穴）注入到半导体的导带（或价带），导致载流子复合而发光。如仪器指示灯的发光二极管：半导体复合发光。第7页,共38页，星期六，2024年，5月一、发射光谱：发射光强?发射光波长指在一定的激发条件下发射光强按波长的分布。其形状与材料的能量结构有关。反映材料中从高能级始发的向下跃迁过程。4.7材料的光发射

4.7.3材料发光的基本性质第8页,共38页，星期六，2024年，5月二、激发光谱：发光强度?激发光波长指材料发射某一特定谱线（或谱带）的发光强度随激发光的波长而变化的曲线能够引起材料发光的激发波长也一定是材料可以吸收的波长，但激发光谱≠吸收光谱（因为有的材料吸收光后不一定会发射光困难把吸收的光能转化为热能而耗散掉对发光没有贡献的吸收是不会在激发光谱上反映的）。反映材料中从基态始发的向上跃迁过程。4.7材料的光发射

4.7.3材料发光的基本性质第9页,共38页，星期六，2024年，5月三、发光寿命：发光寿命指发光体在激发停止之后持续发光时间的长短。发光强度也以指数规律衰减：余辉时间：从激发停止时的发光强度I0衰减到I0/10的时间，按余辉时间长短分为：超长余辉（＞1s）、长余辉（0.1?1s）、中余辉（1?100ms）、中短余辉（10-2?1ms）、短余辉（1?10μs）、超短余辉（＜1μs）n-初始激发态的电子数α-电子在单位时间内跃迁到基态的概率τ=1/α–发光寿命4.7材料的光发射

4.7.3材料发光的基本性质第10页,共38页，星期六，2024年，5月四、发光效率量子效率ηq：指发射光子数nout与吸收光子数（或输入的电子数）nin之比。功率效率ηp：表示发光功率Pout与吸收光功率（或输入的电功率）Pin之比。光度效率ηl：表示发射的光通量L与输入的光功率（或电功率）Pin之比。功率效率与光度效率的关系：Φ（λ）-人眼的视见函数I（λ）-发光功率的光谱分布函数D–光功当量4.7材料的光发射

4.7.3材料发光的基本性质第11页,共38页，星期六，2024年，5月按照发光中心与发光效率分：2.复合发光源于固体本征态的辐射跃迁固体能带模型描述（限于最高能隙Eg内）如II-VI、III-V族半导体发光1.分立中心发光3.特殊的复合发光BaF2型固体中局域中心内部电子态间的辐射跃迁位形坐标描述如稀土离子发光（宽禁带绝缘体材料）发光分类4.7材料的光发射

4.7.4发光的物理机制第12页,共38页，星期六，2024年，5月一、分立中心发光—RE3+发光，杂质、缺陷发光其发光通常是掺杂在透明基质材料中的离子，或基质材料自身结构的某一个基团。选择不同的发光中心和不同的基质组合，可以改