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第四章材料光学性能
当光通过固体材料时，会发生透射、折射、反射、吸收、散
射等现象，不同的材料具有不同的光学性能
同时，在电、声、磁、热、压力等外场作用下，材料的光学
性能会发生变化，或者在光的作用下其结构和性能会发生变
化，如发光材料、激光材料、光导材料、磁光材料、非线性
光学材料等
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人们对光学性能以及在材料中发生的光学现象的研究和应用，已经有很长的历史了。
人类很早就认识到用光可以传递信息，2000多年前我国就有了用光传递远距离信息
的设施—烽火台
2
后来出现了用灯光闪烁、旗语等传递信息的方法
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以发明电话而著称的发明家贝尔（A.G.Bell，1847∼1922）也在光通信方面作过贡
献，1880年，他利用太阳光作光源，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电
话的实验，通话距离最远达到了213米。
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用大气作为传输介质，损耗很大，而且无法避免自然气象条件的影响和各种外界
的干扰，最多只能传几百米远。人们不得不寻求可以在封闭状态下传送光信号的
办法
低损耗石英光纤的出现，实现了大容量、高速、长距离、低成本的光信息传输
现在不少发达国家又把光缆铺设到住宅前，实现了光纤到办公室、光纤到家庭
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城市的绚丽灯光
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地球夜景的卫星照片
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激光光束
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短波发光与激光材料在许多领域有着广泛而重要的应用价值，例如高密度的数据存
储、海底通信、大屏幕显示（需要蓝绿光构造全色显示）、检测及激光医疗等
蓝色LED和LD的出现大大促进了高密度光学存储以及高分辨显示器、图象扫描仪、
彩色打印机、生物医学诊断仪、遥感探测仪等的发展。下图所示为蓝色发光二极管
在紧凑、便携式发光显示器件中的应用
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安装在美国时代广场的GaN蓝光LED显示屏
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玻璃制品可以显示出各种各样的颜色
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材料的光学性能千差万别
各种光学材料
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本章主要内容
讨论与电磁辐射及其与固态材料相互作用相关的一些基本概念与原理
从光折射、反射、吸收、透射、辐射等性质来探讨金属和非金属材料的光学性
能，并从导体、半导体和绝缘体的电子能带结构出发，揭示它们在光的作用下
表现出不同光学特性的本质
对固体的发光、激光、非线性光学、光电转换等各种光学材料及其应用作一简
要介绍
第一节基本概论
第二节折射和色散
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