固体的光学性质 [英文版](M.Fox[著])思维导图
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光学物理思维导图PPT讲稿思维导图知识点归纳总结[PPT白板课件]
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例子：影子、日（月）食、小孔成像
光速：3.0x108m/s（真空、空气中）
光的反射
条件：不同介质的分界面
三线共面
反射规律 法线居中
反射角等于入射角
分类：镜面反射和漫反射
应用（例子）：潜望镜、后视镜等
原理：光的反射
凸
透
镜
平面镜成像
成
像
规
律
物距(u) 像距(v) 正倒 u>2f 2f>v>f 倒立 u=2f v=2f 倒立
光的反射大小虚实应用特点的位置关系u2f2fvf倒立缩小实像照相机摄像机u2fv2f倒立实像测焦距成像大2fufv2f倒立放大实像幻灯机电影放不成像强光聚焦手电放大虚像放大镜虚像在物体同侧虚像在物体之后物像同条件
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光源
光的 直线 传播
条件：透明均匀物质中
2f>u>f v>2f 倒立
u=f -
-
f>u v>u 正立
大小 缩小 等大 放大 -
放大
物，像
虚实 应用 特点 的位置
关系
实像 照摄相像机机、-
物像异 侧
实像
测焦距
成像大 小的分 界点
物像异 侧
幻灯机、
实像电影放 映机、- Nhomakorabea物像异 侧
投影仪
不成像
强光聚 焦手电
成像虚 实的分
-
筒 界点
虚像在
虚像
放大镜
物体同 侧虚像 在物体
物像同 侧
之后
条件：不均匀物质或不同种介质
光 的 折射规律 折射
三线共面
法线居中
光速：3.0x108m/s（真空、空气中）
光的反射
条件：不同介质的分界面
三线共面
反射规律 法线居中
反射角等于入射角
分类：镜面反射和漫反射
应用（例子）：潜望镜、后视镜等
原理：光的反射
凸
透
镜
平面镜成像
成
像
规
律
物距(u) 像距(v) 正倒 u>2f 2f>v>f 倒立 u=2f v=2f 倒立
光的反射大小虚实应用特点的位置关系u2f2fvf倒立缩小实像照相机摄像机u2fv2f倒立实像测焦距成像大2fufv2f倒立放大实像幻灯机电影放不成像强光聚焦手电放大虚像放大镜虚像在物体同侧虚像在物体之后物像同条件
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光源
光的 直线 传播
条件：透明均匀物质中
2f>u>f v>2f 倒立
u=f -
-
f>u v>u 正立
大小 缩小 等大 放大 -
放大
物，像
虚实 应用 特点 的位置
关系
实像 照摄相像机机、-
物像异 侧
实像
测焦距
成像大 小的分 界点
物像异 侧
幻灯机、
实像电影放 映机、- Nhomakorabea物像异 侧
投影仪
不成像
强光聚 焦手电
成像虚 实的分
-
筒 界点
虚像在
虚像
放大镜
物体同 侧虚像 在物体
物像同 侧
之后
条件：不均匀物质或不同种介质
光 的 折射规律 折射
三线共面
法线居中
第4章光现象【速记清单】(解析版)-2024-2025学年八年级物理练习(北师版2024)
第四章光现象01 思维导图【考点1光的传播 】1.光源：发光的物体叫作光源。
2.光的传播径迹：光在同种均匀介质中沿直线传播。
3.光线：为了表示光的传播情况，通常用一条带有箭头的直线表示光的传播路径和方向，这样的直线叫作光线。
4.“光线”是为了研究光的传播规律而构建的物理模型。
5.光在不同介质中的传播速度一般是不同的，一般情况下，光在固体、液体、气体中的传播速度关系为v 固体＜v 液体＜v 气体。
6.光在真空中传播速度最大为c=3×108m/s 。
7.光的直线传播的例子：日食月食、影子、射击三点一线、排队、小孔成像等。
8.小孔成像所成像是倒立的实像，所成像的大小与像距和物距有关，所成像的形状与物体相同与小孔形状无关。
【考点2 光的反射】1.光的反射：我们把光从一种介质射到另一种介质表面后又返回原来介质中的现象，叫作光的反射。
2.3.法线：ON ，入射光线：AO ，反射光线：OB ，入射角：∠AON ，反射角：∠NOB4.光的反射定律：光在发生反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。
5.在光的反射现象中光路可逆。
6.镜面反射：一束平行光射向光滑的平面，反射光也是平行的，这种现象叫作镜面反射。
7.漫反射：一束平行光射向粗糙表面，反射光不再平行，而是杂乱无章地射向各个方面，这种现象叫作漫反射。
【考点3 平面镜成像特点】1.平面镜成像特点：正立等大的实像，像距等于物距，像与物对应点的连线与镜面垂直。
平面镜所成的虚像与物体关于镜面对称。
2.平面镜成像原理：光的反射。
3.凸面镜：反射面是凸面的叫作凸面镜。
凸面镜对光有发散作用，例如汽车的外后视镜、公路拐弯处的反光镜等都是利用了凸面镜对光的发散作用，可以扩大观察视野。
4.凹面镜：反射面是凹面的叫作凹面镜。
凹面镜对光有会聚作用。
例如太阳灶、大型反射式望远镜、医用反光镜等，都是利用了凹面镜对光有会聚作用工作的。
固体光学第1讲
7
固体的基本光学性质可用一些称作光学常数的物理量来加 以描述．不同的固体具有不同的光学性质．例如，无色玻璃对 于可见光是透明的，而金属对可见光既反射又吸收．光从空气 射入不同的固体，常常发生不同程度的折射，这时用折射率来 描述折射程度的强弱．那么，描述固体的基本宏观光学性质有 哪些物理量呢 ? 这些物理量之间常常是有关系的，并不是完全 独立的，各种光学常数 ( 例如折射率与光频介电常数 ) 之间有怎
2 r 2
随透入固体的距离增加光强按指数衰减，可定义穿透深度： 0 1 1 光强穿透深度 d1 a 2 ki 4 振幅穿透深度 1
d1 ki 2
0
24
表1.1 电导率为的材料中, 波长为0入射光的光强 穿透深度d1、振幅穿透深度d2以及光学反射率R
0
d1[cm] d2[cm] 1–R
共轭表达式
kr n
ki
r r i
i i r
27
这里K被叫作消光系数或衰减系数。 除n和k外，还有另外一些描述光学性质的物理量，如 吸收系数(absorption coefficient)和反射比(reflectance)
11
这里是光在自由空间(即真空)中的波长，吸收系数a定义为 波传播单位距离后能流通量的变化率，
其中坡印亭矢量： 所以吸收系数：
a — 吸收系数（Absorption Coefficient）, cm-1
16
对实验规律的解释，引进一系列复光学常数
复波矢 复介电系数 复折射率
k kr iki
r i i
n n i
r i i
复极化率
复光电导率
r - i i
D1 11 0 0 E1 D 0 0 22 2 E2 D 0 0 E 33 3 3
固体的基本光学性质可用一些称作光学常数的物理量来加 以描述．不同的固体具有不同的光学性质．例如，无色玻璃对 于可见光是透明的，而金属对可见光既反射又吸收．光从空气 射入不同的固体，常常发生不同程度的折射，这时用折射率来 描述折射程度的强弱．那么，描述固体的基本宏观光学性质有 哪些物理量呢 ? 这些物理量之间常常是有关系的，并不是完全 独立的，各种光学常数 ( 例如折射率与光频介电常数 ) 之间有怎
2 r 2
随透入固体的距离增加光强按指数衰减，可定义穿透深度： 0 1 1 光强穿透深度 d1 a 2 ki 4 振幅穿透深度 1
d1 ki 2
0
24
表1.1 电导率为的材料中, 波长为0入射光的光强 穿透深度d1、振幅穿透深度d2以及光学反射率R
0
d1[cm] d2[cm] 1–R
共轭表达式
kr n
ki
r r i
i i r
27
这里K被叫作消光系数或衰减系数。 除n和k外，还有另外一些描述光学性质的物理量，如 吸收系数(absorption coefficient)和反射比(reflectance)
11
这里是光在自由空间(即真空)中的波长，吸收系数a定义为 波传播单位距离后能流通量的变化率，
其中坡印亭矢量： 所以吸收系数：
a — 吸收系数（Absorption Coefficient）, cm-1
16
对实验规律的解释，引进一系列复光学常数
复波矢 复介电系数 复折射率
k kr iki
r i i
n n i
r i i
复极化率
复光电导率
r - i i
D1 11 0 0 E1 D 0 0 22 2 E2 D 0 0 E 33 3 3
《固体光学与光谱学》课件
固体光学材料在光学仪器制造 中发挥着重要作用，如透镜、
棱镜等。
能源领域
固体光学在太阳能利用领域也 有广泛应用，如太阳能电池等
。
生物医学领域
固体光学在生物医学领域的应 用包括光学成像、光谱分析等
。
02
固体光谱学基础
光谱学的定义与分类
01
总结词：光谱学的定义与分类
02
光谱学是研究物质与光相互作用的科学，通过分析物质产生的光谱， 可以了解物质的组成、结构和性质。
拓展应用领域
积极探索固体光学与光谱学的应用领域，推动其在各个领域的实 际应用。
THANKS
感谢观看
激光材料分类
激光材料可以根据能级结构和光谱特性分为固体激光材料 、气体激光材料、液体激光材料等，不同类型激光材料的 性能和应用范围也不同。
激光材料应用
激光材料在激光器、光通信、医疗等领域有广泛应用，如 固体激光器、光纤激光器、医用激光器等。
固体非线性光学材料的光谱学研究
01
非线性光学材料光谱学研究
应用领域拓展
目前固体光学与光谱学的应用领域还不够广泛，需要进一步拓展其 应用范围，如生物医学、环境监测等领域。
对未来研究的建议与展望
加强交叉学科合作
鼓励不同学科领域的专家学者进行合作研究，共同推动固体光学 与光谱学的发展。
强化基础研究
加强基础研究，完善相关理论体系，为固体光学与光谱学的应用 提供理论支持。
发光材料分类
发光材料可以根据能级结构和光 谱特性分为荧光材料、磷光材料 、上转换材料等，不同类型发光 材料的性能和应用范围也不同。
发光材料应用
发光材料在显示、照明、生物成 像等领域有广泛应用，如LED显 示屏、荧光灯、荧光粉等。
棱镜等。
能源领域
固体光学在太阳能利用领域也 有广泛应用，如太阳能电池等
。
生物医学领域
固体光学在生物医学领域的应 用包括光学成像、光谱分析等
。
02
固体光谱学基础
光谱学的定义与分类
01
总结词：光谱学的定义与分类
02
光谱学是研究物质与光相互作用的科学，通过分析物质产生的光谱， 可以了解物质的组成、结构和性质。
拓展应用领域
积极探索固体光学与光谱学的应用领域，推动其在各个领域的实 际应用。
THANKS
感谢观看
激光材料分类
激光材料可以根据能级结构和光谱特性分为固体激光材料 、气体激光材料、液体激光材料等，不同类型激光材料的 性能和应用范围也不同。
激光材料应用
激光材料在激光器、光通信、医疗等领域有广泛应用，如 固体激光器、光纤激光器、医用激光器等。
固体非线性光学材料的光谱学研究
01
非线性光学材料光谱学研究
应用领域拓展
目前固体光学与光谱学的应用领域还不够广泛，需要进一步拓展其 应用范围，如生物医学、环境监测等领域。
对未来研究的建议与展望
加强交叉学科合作
鼓励不同学科领域的专家学者进行合作研究，共同推动固体光学 与光谱学的发展。
强化基础研究
加强基础研究，完善相关理论体系，为固体光学与光谱学的应用 提供理论支持。
发光材料分类
发光材料可以根据能级结构和光 谱特性分为荧光材料、磷光材料 、上转换材料等，不同类型发光 材料的性能和应用范围也不同。
发光材料应用
发光材料在显示、照明、生物成 像等领域有广泛应用，如LED显 示屏、荧光灯、荧光粉等。
固体材料的宏观光学性质
this is the Fermi Energy
• For T > 0, EF is the energy at which half of the available energy states are occupied
• Semiconductors also have a Fermi level
for an intrinsic material EF is in the middle of the bandgap
nearer Ec for n-type; nearer Ev for p-type
Optic: 14
• This structure for metals means that almost any frequency of light can be absorbed
evidence for energy levels in atoms evidence for energy bands and band-gaps photoelectric effect
Optic: 4
General description of absorption
• Because of conservation of energy, we can say that I0 = IT + IA + IR
• Solids which bond ionically, show high absorption because ions of opposite charge move in opposite directions
in the same electric field hence we get effectively twice the interaction between the
固体的光学性质和光材料课件
影响电导率的因素 光材料的电导率受其内部电子的移动性和数量影 响。金属材料通常具有高电导率，因为它们的电 子结构允许电子自由移动。
应用 了解光材料的电导率对于其在电子设备、传感器 和电路中的应用非常重要。
热导 率
热导率
热导率是描述光材料在热量传递 方面的能力的物理量。热导率越 高，光材料在热量传递方面的能 力越强。
影响热导率的因素
光材料的热导率受其内部原子或 分子的振动和晶格结构影响。金 属材料通常具有高热导率，因为 它们的原子结构允许热量通过晶 格振动传递。
应用
了解光材料的热导率对于其在散 热器、电子封装和热管理中的应 用非常重要。
06 光材料的化学性质
稳定性
稳定性是指光材料在特定环境 条件下保持其化学和物理性质 的能力。
02
晶体具有各向异性，即 其光学性质在不同方向 上有所不同。
03
04
常见的晶体材料包括硅、 锗、金刚石、石榴石等。
晶体在光学仪器、激光 器、光电子器件等领域 有广泛应用。
非晶体
01
02
03
04
非晶体是原子或分子排列无序 的固体，没有明显的晶体结构。
非晶体具有各向同性，即其光 学性质在各个方向上相同。
影响因素
物质的反射率与物质的性质、光的波长和入射角等因素有关。不同 物质有不同的反射率，同一物质对不同波长的光也有不同的反射率。
应用
在光学仪器、光学通信和显示技术等领域，需要使用具有特定反射率 的光学材料。通过调整材料的反射率，可以实现对光的控制和调制。
透过率
透过率
是指光在介质中传播时，透射光强度与入射光强度的比值。透过率的大小反映了光在介质 中传播的难易程度。
固体的光学性质和光 材料课件
应用 了解光材料的电导率对于其在电子设备、传感器 和电路中的应用非常重要。
热导 率
热导率
热导率是描述光材料在热量传递 方面的能力的物理量。热导率越 高，光材料在热量传递方面的能 力越强。
影响热导率的因素
光材料的热导率受其内部原子或 分子的振动和晶格结构影响。金 属材料通常具有高热导率，因为 它们的原子结构允许热量通过晶 格振动传递。
应用
了解光材料的热导率对于其在散 热器、电子封装和热管理中的应 用非常重要。
06 光材料的化学性质
稳定性
稳定性是指光材料在特定环境 条件下保持其化学和物理性质 的能力。
02
晶体具有各向异性，即 其光学性质在不同方向 上有所不同。
03
04
常见的晶体材料包括硅、 锗、金刚石、石榴石等。
晶体在光学仪器、激光 器、光电子器件等领域 有广泛应用。
非晶体
01
02
03
04
非晶体是原子或分子排列无序 的固体，没有明显的晶体结构。
非晶体具有各向同性，即其光 学性质在各个方向上相同。
影响因素
物质的反射率与物质的性质、光的波长和入射角等因素有关。不同 物质有不同的反射率，同一物质对不同波长的光也有不同的反射率。
应用
在光学仪器、光学通信和显示技术等领域，需要使用具有特定反射率 的光学材料。通过调整材料的反射率，可以实现对光的控制和调制。
透过率
透过率
是指光在介质中传播时，透射光强度与入射光强度的比值。透过率的大小反映了光在介质 中传播的难易程度。
固体的光学性质和光 材料课件
最新固体物理第一章第五节-光学性质.教学讲义ppt
r 1 i2
r012p22i(1 p222)
1和2分别为复数相对介电常数的实部和虚部
电磁波在介质中传播，当需要考虑吸收的影响 时，要用复数介电常数(因为吸收系数与虚部对 应，后面有解释） 二.光学常数
1.反射系数和反射谱 当光照射到固体表面时，部分光被反射，若入射 光强为J0,反射光强为JR时，则反射系数定义为：
3.自由电子气体的复数折射率
按照折射率的定义
c
c(00)12;vk
nc v
由 k 2 0 2 (0 i ) k [0 (0 i )]1 2 1 v
所以自 由电子 气体的 复数折 射率为
nc
c v
(0
i)12 0
nc2
0
i
0
0
r
又
0
i
n
2 c
r
表明自由电子气体的复数折射率的平
方等于复数相对介电常数
2E0E t 002tE 2 0
0为真空磁导率 0为真空介电常数 为电导率
一.光吸收的描述—复数介电常数
假设入射金属的电磁波是
EE0ei(k•rt)
2E0E t 002tE 2 0
将它代入波动方程可得波矢：
k2002i002(0i )
由电动力学已知，对于不导电介质，波矢为
可令
0
i
k2 020
两式比较
(00
1
)2
0
(
i
1
)2
0
c
nc
c (n1
in2)
亦即波矢k可用复折射
kcnc c(n1in2) 率表示
假定电磁波沿着垂直于金属表面的z方向传播,则
EE 0ei(k•r t)E 0en2 czei(n c 1z t)
r012p22i(1 p222)
1和2分别为复数相对介电常数的实部和虚部
电磁波在介质中传播，当需要考虑吸收的影响 时，要用复数介电常数(因为吸收系数与虚部对 应，后面有解释） 二.光学常数
1.反射系数和反射谱 当光照射到固体表面时，部分光被反射，若入射 光强为J0,反射光强为JR时，则反射系数定义为：
3.自由电子气体的复数折射率
按照折射率的定义
c
c(00)12;vk
nc v
由 k 2 0 2 (0 i ) k [0 (0 i )]1 2 1 v
所以自 由电子 气体的 复数折 射率为
nc
c v
(0
i)12 0
nc2
0
i
0
0
r
又
0
i
n
2 c
r
表明自由电子气体的复数折射率的平
方等于复数相对介电常数
2E0E t 002tE 2 0
0为真空磁导率 0为真空介电常数 为电导率
一.光吸收的描述—复数介电常数
假设入射金属的电磁波是
EE0ei(k•rt)
2E0E t 002tE 2 0
将它代入波动方程可得波矢：
k2002i002(0i )
由电动力学已知，对于不导电介质，波矢为
可令
0
i
k2 020
两式比较
(00
1
)2
0
(
i
1
)2
0
c
nc
c (n1
in2)
亦即波矢k可用复折射
kcnc c(n1in2) 率表示
假定电磁波沿着垂直于金属表面的z方向传播,则
EE 0ei(k•r t)E 0en2 czei(n c 1z t)
人教版物理八年级上册光现象思维导图
光现象思维导图光的基本规律在生活中应用直线、反射、折射光的三个基本规律思 维 导 图光源光的直线传播光的反射光的折射现 象 ①夜空探照灯的光柱 ②手影游戏，人的影子 ③日食、月食成因 ④小孔成像、站队现 象 ①平静湖面上的倒影 ②光滑物体表面反光 ③成语典故猴子捞月 ④照镜子（生活中）现 象①河水变浅 ②水中的筷子变弯 ③雨后彩虹 ④海市蜃楼光的直线传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播；光在真空中传播速度约为v=3×108m/s在其他介质中传播速度比真空和空气中小。
光的折射规律：光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。
当入射角增大时，折射角也增大。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
光路是可逆的。
光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
光路是可逆的。
镜面反射和漫发射。
A.平面镜成像规律①成等大正立的虚像 ②像到镜面的距离与物到镜面的距离相等 ；○3像和物体的连线与镜面垂直。
平面镜成像的规律也可以表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
B.光的基本规律在生活中应用潜望镜应用； 凹面镜的应用； 探照灯； 汽车观后镜； 手电筒上的聚光灯等。
光的色散：太阳光通过三棱镜折射发生光的色散把光分成 红橙黄绿蓝靛紫。
看不见的光： 红外线，紫外线第一节：光的直线传播一、光的直线传播一节主要内容导学1. 了解光源的种类2. 知道光的直线传播规律3. 能用光的直线传播特点来说明生活中的直线传播现象（1）日食、月食的形成；（2）影子的形成；（3）一叶障目，不见泰山；（4）井底之蛙，所见甚小。
4. 了解光在真空和空气中的传播速度。
二、光的直线传播一节自主学习完成知识结构网1. 光源：能够发光的物体叫。
光源大致分为天然光源和人造光源两类，如太阳、萤火虫属于光源，；如篝火、蜡烛、油灯、电灯属于光源。
第二章 4.固体新教材人教版高中物理选择性必修第三册课件2
必备知识
自我检测
雪(3)花具是有不各4是向.关晶同体性于?的如固晶果体温体一度定高和是,雪非花非晶很体晶快。就体会化,下成水列,水是说不是法晶体正,为确什么的? 是(
)
A.它们都由不同的空间点阵构成 要点提示雪花规则的几何外形是天然形成的,是晶体,具有天然的几何外形是晶体的特征之一。
可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体
探究一
探究二
随堂检测
知识归纳 晶体的微观结构与物理性质
(1)晶体结构 ①组成晶体的物质微粒有规则地在空间排列,呈现空间上的周期性。 ②晶体内部各微粒之间存在很强的相互作用力,结构不同、作用力 的大小也不同,微粒被相互的作用力约束在一定的位置上。 ③微粒在各自的平衡位置附近做微小的振动。当外界干扰强烈或 温度变化时,结构也发生变化,周期性被破坏,晶体也可以转化为非 晶体。 (2)物理性质 晶体的微观结构决定其宏观物理性质,改变物质的微观结构从而改 变物质的属性,如碳原子可以组成性质差别很大的石墨和金刚石, 有些晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
探究一
探究二
随堂检测
变式训练1(2020宁夏石嘴山高二期中)关于晶体和非晶体,下列说法 中正确的是( ) A.可以根据各向同性或各向异性来鉴别晶体和非晶体 B.一块均匀薄片,沿各个方向对它施加拉力,发现其强度一样,则此 薄片一定是非晶体 C.一个固体球,如果沿其各条直径方向的导电性不同,则该球一定是 单晶体 D.一块固体,若其各个方向的导热性相同,则一定是多晶体
探究一
探究二
随堂检测
2.某固体物质,若其各向导热性能不同,则该物质一定是单晶体吗? 要点提示一定是单晶体。这是因为固体中只有单晶体才具有各向 异性。
3.某固体物质,如果在熔化的过程中,温度保持不变,则该固体物质 一定是晶体吗? 要点提示一定是,这是因为所有的晶体(无论是单晶体还是多晶体) 都具有确定的熔点,而非晶体没有。
固体物理第一章第五节 光学性质
所以，当«1时,
n n 0 n1 n2
2 1 2 2
c ( 0 0 )
1 2
在自由电子气体中变为
v
k
3.自由电子气体的复数折射率 按照折射率的定义
c ( 0 0 )
1 2
;v
k
c nc v
由
k 12 1 k 0 ( 0 i ) [0 ( 0 i )] v
2 2
自由电子气体的复数折射率按照折射率的定义所以自由电子气体的复数折表明自由电子气体的复数折射率的平方等于复数相对介电常数消光系数extinctioncoefficient亦即波矢k可用复折射率表示假定电磁波沿着垂直于金属表面的z方向传播则ztikr可见波幅在传播中是衰减的由于光强i比例于波幅的平方ieeeeieie关这就是为什么需要考虑吸收的影响时要用复数介电常数之故同时也是把虚ieieie所以是因介质对电磁波能量的吸收光强衰减到原来的e1时电磁波在介质中传播的距离
由于电磁波从真空或空气入射，所以
na 1
所以 r Er ne na n1 in2 1 (n1 1) in2
Ei ne na n1 in2 1
(n1 1) in2
由此可得电磁波从空气进入金属中传播时 的反射系数(反射波电场振幅Er的平方与入射 波电场振幅Ei的平方的比):
一.光吸收的描述—复数介电常数 假设入射金属的电磁波是 i ( k r t ) E 2 E E E0 e 2 E 0 0 0 2 0
t t
将它代入波动方程可得波矢：
k 0 0 i0 0 ( 0 i )
有人说 n1 n2 并不成立,因为： 1 i 2 nc n1 in2 (1 ) (1.5.10) p17 0 i 2 2 2 2 nc (n1 in2 ) n1 n2 2in1n2 1 0
n n 0 n1 n2
2 1 2 2
c ( 0 0 )
1 2
在自由电子气体中变为
v
k
3.自由电子气体的复数折射率 按照折射率的定义
c ( 0 0 )
1 2
;v
k
c nc v
由
k 12 1 k 0 ( 0 i ) [0 ( 0 i )] v
2 2
自由电子气体的复数折射率按照折射率的定义所以自由电子气体的复数折表明自由电子气体的复数折射率的平方等于复数相对介电常数消光系数extinctioncoefficient亦即波矢k可用复折射率表示假定电磁波沿着垂直于金属表面的z方向传播则ztikr可见波幅在传播中是衰减的由于光强i比例于波幅的平方ieeeeieie关这就是为什么需要考虑吸收的影响时要用复数介电常数之故同时也是把虚ieieie所以是因介质对电磁波能量的吸收光强衰减到原来的e1时电磁波在介质中传播的距离
由于电磁波从真空或空气入射，所以
na 1
所以 r Er ne na n1 in2 1 (n1 1) in2
Ei ne na n1 in2 1
(n1 1) in2
由此可得电磁波从空气进入金属中传播时 的反射系数(反射波电场振幅Er的平方与入射 波电场振幅Ei的平方的比):
一.光吸收的描述—复数介电常数 假设入射金属的电磁波是 i ( k r t ) E 2 E E E0 e 2 E 0 0 0 2 0
t t
将它代入波动方程可得波矢：
k 0 0 i0 0 ( 0 i )
有人说 n1 n2 并不成立,因为： 1 i 2 nc n1 in2 (1 ) (1.5.10) p17 0 i 2 2 2 2 nc (n1 in2 ) n1 n2 2in1n2 1 0
固体的光学性质 Chapter 9 发光中心
Chapter 9. Luminescence centres
Sun HH
1
Barklyite（Al2O3）
2
Contents
• 9.1 Vibronic absorption and emission • 9.2 Colour centres • 9.3 Paramagnetic impurities in ionic crystals
4
9.1 Vibronic absorption and emission
Before the photon is incident ， the electron will be at the bottom of the ground state band. The absorption of a photon simultaneously puts the electron in an excited electronic state and creates a phonon. Conservation of energy requires that the angular frequency Q2 of the phonon involved must satisfy:
3
9.1 Vibronic absorption and emission
• The electronic states of the impurity atoms doped into a crystal couple strongly to the vibrational modes of the host material through the electron-phonon interaction. This gives rise to continuous vibronic bands. The electronic states are localized near specific lattice sites in the crystal, and the continuous spectral bands arise by coupling the discrete electronic states to a continuous spectrum of vibrational (phonon) modes. This contrasts strongly with inter band transitions which involve continuous bands of delocalized electronic states. There are two additional aspects of the physics that need to be discussed 1. We will be considering the optical transitions involving a low density of luminescent dopant ions or defects within an optically inert crystal. The interaction with the crystal host therefore has a strong effect on the spectra. 2. We must consider the coupling of the electronic states to a continuous spectrum of vibrational modes. The density of states for the vibrational modes is determined by the phonon dispersion curves.
Sun HH
1
Barklyite（Al2O3）
2
Contents
• 9.1 Vibronic absorption and emission • 9.2 Colour centres • 9.3 Paramagnetic impurities in ionic crystals
4
9.1 Vibronic absorption and emission
Before the photon is incident ， the electron will be at the bottom of the ground state band. The absorption of a photon simultaneously puts the electron in an excited electronic state and creates a phonon. Conservation of energy requires that the angular frequency Q2 of the phonon involved must satisfy:
3
9.1 Vibronic absorption and emission
• The electronic states of the impurity atoms doped into a crystal couple strongly to the vibrational modes of the host material through the electron-phonon interaction. This gives rise to continuous vibronic bands. The electronic states are localized near specific lattice sites in the crystal, and the continuous spectral bands arise by coupling the discrete electronic states to a continuous spectrum of vibrational (phonon) modes. This contrasts strongly with inter band transitions which involve continuous bands of delocalized electronic states. There are two additional aspects of the physics that need to be discussed 1. We will be considering the optical transitions involving a low density of luminescent dopant ions or defects within an optically inert crystal. The interaction with the crystal host therefore has a strong effect on the spectra. 2. We must consider the coupling of the electronic states to a continuous spectrum of vibrational modes. The density of states for the vibrational modes is determined by the phonon dispersion curves.
固体的光学性质
3. 发光按激发方式分类
光致发光、电致发光、阴极射线发光、放射线发光（x，γ
射线等）、化学发光、生物发光、摩擦发光（较少研究）。
4. 发光和热辐射、反射、散射、受激辐射、带电粒子辐射的异
同
发光 热辐射
热平 衡性
非
本征 性
强
激发 态
有
是弱有
(w) / 黑体 (w)
>1
1
反射、散射 非 弱 无
>1
受激发射
固体的光学性质简介
一．绪论
与光学性有关的发光现象和定义 1. 发光现象：不同形式的能量转变为光辐射的现象。
发光的基本过程： 激发→传递、弛豫→光发射，与产生发 光的实体的能量状态密切相关。 2. 发光的定义 发光是处于激发态的物质的本征的非热平衡辐射。发光是 物体的辐射中超出热辐射并具有相当于激发态寿命的连续 时间部分。
v 1
0 0
c 1
0 0
因此介质中的光速亦可写为
v c c
n
其中 n 即为晶体的折射率。对于大多数非磁性晶体，其相对磁
导率近似为 1，因此
n
考虑到光波在晶体中传播时的能量损耗，晶体的介电常数常表 示成复数形式（复介电常数）
1 i2
此时折射率 n 亦表示为复数（复折射率）
n n i
在光电场作用下，固体中一个原子周围的电子相对于原子核来回振 荡，相当于一个谐振子。设其振动频率为 0（谐振子的固有频率）， 则电子相对于原子核的位移可写成
x
x
ei0t
A
电子的振动方程可写成
mx m02 x
m 为电子的质量，固有频率 0 与原子核与电子之间的库仑作用
有关。
实际上，电子在运动过程中还要与晶体中的其它粒子相互作 用，这些作用相当于一种阻尼力，使用电子的能量发生损耗。 通常假定阻尼力与电子的速度成正比
固体的光学性质和光材料分析41页PPT
固体的光学性质和光材料分析
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
4从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
4从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
第二章固体光学
r
r12
t12t r 21 23a 2 1 r12 r23a 2
r12 r23a 2 1 r12 r23a 2
t t12t23a 2 (1 r122 )a 1 r12r23a 2 1 (r12a)2
r12 (1 1 (r12
a2) a)2
(2.18)
在低吸收限下，满足κ<< n，因此各个Fresnel系数可以近 似地用其实部来代替，在这种情况下，由（2.18）式得
1 1
R R
2
4R (1 R)2
(2.8)
它表示一些以 n (1 R) /(1 R), 0 为圆心，
以2R1/2/（1-R）为半径的一系列半圆，如图2.2所示。
图2.2 不同反射率R下的（n, ）图
2. 对于反常色散区，к>>n，R趋近于1，呈现金属反射性。
一些金属的反射光谱如图2.3所示。 图2.3 某些金属的反射谱
分量。此时的反射系数 r
和透射系数 t 一般都是复 数量，它们的定义如下：
图2.1 光在界面上反射 与透射示意图
rp
E
' p
Ep
rn
E n' En
tp
E
" p
Ep
R p rp*rp
E
' p
2
2
Ep
En'
2
Rn 2
En
Tp
n2 n1
co s 2 cos1
E
" p
Ep
2 2
rn
E
' n
En
r1n r2n a 2 1 r1n r2n a 2
ron e in
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