材料的光学性能.pptVIP

按照瑞利散射定律，我们不难理解晴天时晨阳与午阳的颜色不同。 入射波长越长，散射光强越小，即长波散射要小于短波散射。 因为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。 Global 早晨 中午 太阳光 弹性散射的原因： 均匀介质中存在分布不均、且与其折射率相差较大的杂质微粒。 物质中具有电结构的原子、分子等微观粒子在光波电磁场的作用下受迫振动，这些受迫振动的粒子成为发光中心向各个方向发射球面次波，由于固态和液态粒子的结构致密，微粒中每个分子发出的次波相位相关联，合成发射一个大的次波。由于各个杂质微粒之间空间位置排列毫无规律，这些大次波不会因为相位关系而相互干涉，因此微粒向各个方向散射光波。 归一散射：发生在光波前进方向的散射。 二、非弹性散射分类 1. 拉曼散射 （Raman scattering） 是分子或点阵振动的光学声子（即光学模）对光波的散射。 在光谱图上距离瑞利线较远，它们与瑞利线的频差可因散射介质能级结构不同而在100?104cm-1之间变化。 2. 布里渊散射 （Brillouin scattering） 是点阵振动引起的密度起伏或超声波对光波的非弹性散射，即点阵振动的声学声子（即声学模）与光波之间的能量交换结果。 由于声学声子的能量低于光学声子，所以布里渊散射的频移比拉曼散射小，在光谱图上它们紧靠在瑞利线旁，只能用高分辨的双单色仪等光谱仪才能分辨出来。 波动观点：光的非弹性散射机制，是光波电磁场与介质内微观粒子固有振动之间的耦合，可激发介质微观结构的振动或导致振动的淬灭，以至于散射光波频率相应出现“红移”（频率降低）或“蓝移”（频率增高）。 通常产生拉曼振动的的介质多由相互约束的正负离子所组成。正负离子的周期性振动导致偶极矩的周期性变化，这种振动偶极矩与光波电磁场的相互作用引起的能量交换，发生光波的非弹性散射。一般认为拉曼散射是分子或点阵振动的光学声子（光学模）对光波的散射。 量子力学观点：能级与虚能级之间的跃迁与回落。 虚能级：电磁场和介质相互作用过程中形成的符合态。 共振拉曼散射：当入射光的频率选择到使虚能级正好与介质的某个能级重合时，拉曼散射强度会大大加强。 拉曼（Raman）光谱:主要研究点阵振动（分子的转动和振动） 5.7 材料的光发射 平衡辐射和非平衡辐射 1. 平衡辐射 只与辐射体的温度和发射本领有关，如白炽灯的发光。 2. 非平衡辐射 在外界激发下物体偏离了原来的热平衡，继而发出的辐射。 光发射的定义 材料以某种方式吸收能量之后，将其转化为光能即发射光子的过程。 自然界中很多物质都可发光，但近代显示技术所用的发光材料主要是无机化合物，在固体材料中主要是采用禁带宽度较大的绝缘体，其次的半导体，它们通常以多晶粉末、薄膜或单晶的形式被应用。 从应用的角度，主要关注材料的光学性能包括：发光颜色、发光强度及延续时间等。 液晶 显示 超薄 电视 等离子显示器 日光灯 精密探头 手机 发光材料 笔记本 阴极射线 液晶 相机 光源 能够发光的物体称为光源 ? = (E2-E1) / h E1 E2 ? 原子光波列 (wave train) （1）热辐射 （2）电致发光 （3）光致发光 （4）化学发光 自发 辐射 （5）同步辐射光源 （6）激光光源 受激 辐射 激发态原子或分子的自发辐射 ? = (E2-E1) / h E1 E2 激发态原子或分子的受激辐射 材料发光前可以有多种方式向其注入能量 5.7.1 激励方式 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。 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。 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。 所用材料：主要是透明的无机化合物，包括禁带宽度比较大的绝缘体和半导体材料。有机发光材料近来也得到了较快发展。 发光材料的构成： 基体（基质） 激活剂—发光中心。 助溶剂—促进材料的结晶或与激活剂匹配。 5.7.2 材料发光的基本性质 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