固体光学

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固体的光学性质与激光

固体的光学性质与激光光学是研究光的传播和相互作用的学科。

光学性质是指物质对光的吸收、反射、透射、散射、折射等特性。

在固体物质中，光学性质的研究对于理解物质的结构、性质和应用具有重要意义。

而激光则是由固体、液体或气体等特定材料产生的一种高强度、高单色性、高方向性的光束。

固体的光学性质与激光有着密切的联系，本文将探讨固体的光学性质对激光的产生和应用的影响。

第一节：固体的吸收和发射1.1 线性吸收和非线性吸收固体物质对光的吸收可以是线性吸收或非线性吸收。

线性吸收是指物质在光的作用下，吸收光的能量，并将其转化为热能或其他形式的能量。

非线性吸收是指物质在光的作用下，吸收光的能量，并在吸收过程中发生电子或原子激发，从而改变了物质的电子结构和光学性质。

1.2 发射光谱固体物质在吸收光的过程中，还会发射出特定的光谱。

发射光谱可以用来研究物质的结构和能级分布。

发射光谱的特征峰位、峰形和强度都可以反映固体的光学性质。

第二节：固体的光学色心和发光2.1 光学色心光学色心是指固体物质中的某些原子、离子或分子在激发态和基态之间存在着能级差的结构。

这些能级差导致了物质在特定波长的光照射下的吸收和发射行为。

色心可以使物质呈现出特定的颜色。

2.2 固体的发光固体物质在某些条件下会发光。

例如，某些晶体在被紫外光或其他波长的光照射下会发光。

这种发光现象被称为固体荧光。

由于固体的光学性质与能带结构和晶体结构密切相关，固体的发光现象可用来研究物质的结构和性质。

第三节：固体的激光产生3.1 激光器原理激光器是一种利用激活介质产生激光的装置。

激活介质可以是固体、液体或气体。

固体激光器利用固体材料中的光学色心或荧光现象产生激光。

3.2 固体激光材料固体激光材料通常具有较高的吸收截面和较长的寿命，使其适合用于激光器的工作介质。

常见的固体激光材料包括Nd:YAG晶体、Ti:sapphire、Er:YAG晶体等。

第四节：固体激光的应用4.1 材料加工固体激光器在材料加工领域具有广泛的应用。

固体材料的宏观光学性质 61页PPT文档

• In view of this, it is not surprising that the electric field component of the wave should interact with electrons electrostatically
astronomynotes/light/emanim.gif
• 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
• Finally we will mention applications, in particular optical fibres and lasers
Optic: 2
Nature of light
• Light is an electromagnetic wave:
with a velocity given by c = 1/(00) = 3 x 108 m/s
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

固光及光气化-概述说明以及解释

固光及光气化-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：固光及光气化是当前研究领域中备受关注的两大技术。

固光是一种以固态材料为基础的光学技术，通过控制固态材料的结构和性质来实现光学功能。

光气化则是一种将固体材料通过光热或光化学反应转化为气态产物的过程，具有重要的应用价值。

本文将分析固光及光气化技术的概念、原理和应用，探讨其在材料科学、能源领域和环境保护等方面的重要性。

同时，我们也将展望固光及光气化技术未来的发展方向，为读者提供全面的了解和认识。

愿通过本文的介绍，读者能够更加深入地了解固光及光气化技术，为未来的研究和应用提供重要的参考依据。

1.2 文章结构文章结构部分:本文共分为引言、正文和结论三部分。

在引言部分中，将介绍固光及光气化的概念和目的。

在正文部分中，将详细阐述固光的概念、光气化的过程以及它们在实际应用中的作用。

最后，在结论部分中，将总结固光及光气化的重要性，展望未来的发展方向，并得出结论。

整个文章结构清晰明了，旨在全面介绍固光及光气化的相关内容。

1.3 目的：本文旨在详细介绍固光及光气化的概念、过程和应用，并探讨其在日常生活和工业生产中的重要性。

通过深入研究固光及光气化的原理和技术，可以更好地理解相关领域的发展趋势和应用前景，为相关领域的研究者和从业者提供参考和启示。

同时，我们也希望通过本文的撰写，促进学术界和产业界对固光及光气化的关注和研究，推动相关技术的进步和应用的推广，为社会发展和环境保护做出贡献。

2.正文2.1 固光的概念固光，顾名思义即为固定光线或稳定光源的意思。

在光学领域中，固光是指通过一系列的设备和技术手段来确保光线的稳定性和准确性，以满足特定的实验或应用需求。

固光技术的发展在光学设备制造、光通信、医疗影像等领域起着至关重要的作用。

固光的概念包括多个方面，如光线的方向性、强度、频率等参数的稳定性。

通过使用高质量的光学元件和精准的调节装置，可以实现固光的目的。

固光不仅可以保证实验结果的可靠性和准确性，也可以提高光学设备的工作效率和性能。

固体光学1-3.ppt

1

1
n2
=
1 2
ε
1+

(ε0σεω
)2
2
+1,

κ
2
=
1 2
ε
1+

(ε0σεω)2
2
− 1

Q : 如果 ε 为负值，n 以及 κ 该如何面四个为相对于真空的比值
n2
光从自由空间垂直入射到半无限固体表面：
Maxwe11 方程＋边界条件
电介质
n?κ
，R
≈
(n −1)2 (n +1)2
r
=
Er
/
Ei
=
nc nc
−1 +1
=
n n
+ iκ + iκ
−1 +1
R
=
Ir
/
Ii
=
r
*⋅r
=
(n (n
− 1) 2 + 1)2
+κ2 +κ2
金属 n ≈ κ ? 1 ，R → 1 几乎全反射
ζ −ω
贡献不大，只需考虑 ζ ~ ω 的积分！
注：能否直接用 r (ω )？至少繁琐且得不到这些分析。并且其实部虚部不是可测量量。
2. 从反射系数r(ω) = ρ(ω)eiθ ,(ω) 求折射率 n 和消光系数 κ
在垂直入射情况下，r(ω ) 与折射率 n，消光系数 κ
注：消光系数大，并不意味高吸收，也可能光反射掉了
§2. Kramers-Kronig关系式

固体光学与光谱学

M.Born,K.Huang(黄昆），Dynamical Theory of Crystal Lattice, Oxford University Press, Oxford(1954).
在处理光波在离子晶体中的传播时, 在求解麦克斯韦方程组和物质方程的过程中，经典地给出了光学常数和色散关系，预言红外区的色散起源于入射光子与离子晶体的横向光学声子 (TO)之间的相互作用. 在强耦合极限下, 耦合体系的简正模－极化激元(polariton), 具有辐射类光子和类声子的特征，这一预言被６０年代发展起来的激光喇曼散射实验所证实．
➢19世纪末20世纪初，两个重大的科学发现：
1895, 伦琴（Röntgen）: X-Ray,
气体放电 + BaPt (CN)4
荧光？
1896, 贝克勒尔（Becquerel）：Radioactive-Ray,
阳光 + 铀盐晶体（硫酸双氧铀钾） X-Ray ？
15
➢1900年，普朗克提出了辐射的量子论，即各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子。量子论不仅解释了黑体辐射能量按波长分布的规律，而且以全新的方式提出了光与物质相互作用的整个问题。量子论给整个物理学提供了新的概念，所以通常把它的诞生视为近代物理学的起点。
➢ 1922年，康普顿（A.H. Compton ）把来自钼靶的X射线投射到石墨上以观测被散射后的X射线。他发现其中包含有两种不同频率的成分，一种频率(或波长)和原来人射的X射线的频率相同，而另一种则比原来入射的X射线的频率小, 即康普顿效应
➢ 1928年,喇曼(C.V.Raman)和兰德斯别尔格 (Landsberg)相继发现了液体(苯)和固体(石英) 对光的非弹性散射, 早期称为联合散射，现在都称之为喇曼散射. 迄今，固体散射光谱已经发展成为一种强有力的表征方法

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

固体光学5.1极化激元的概念

∑
†
(
)
† 右手边的第一项含有光子的数算子akr akr , 第二项含有其它的准 r 粒子（它们也是玻色子）的数算子bk†bkr . 这二项描述了无相互作用的系统的哈密顿量。第三项描述了相互作用，例：一个光子 † r 和另一个准粒子的产生 b r（动量守恒）或者反过来。的湮灭 ak k 前因子 Gkr 简单的含有跃迁矩阵元 H ij .
这也是真的。甚至对于靠近共振的气体，这也是真的。这些极化波包括了半导体中不同的离子（如两个粒子）彼此之间的相对运动(声子），电子－空穴对的激发（激子），电子云相对于原子核及填满的内电子壳层和集体运动（等离子体激元）。这些激发也能量子化形成准粒子，类似于光子也有能 r 量 hω 和动量 hk . 这些量子或准粒子的名称分别是：声子、激子、等离子体激元。在媒质中传播的光是光子和极化场的量子或准粒子的一个混合物。在媒质中传播的光是电磁波和极化波的一个混合物。这种混合波能被量子化，对应的能量量子叫做极化激元。它们就是媒质中光的准粒子。
2，4，使用适当的系数 uij , i, j = 1， 3，有下面的线性么正变换：
akr Ρ kr † u11 K u14 † Ρ − kr a−kr † r = M O M † , Ρ − k u L u b−kr 44 r Ρ r 41 b k k
§5.1 新的准粒子：极化激元由于下面的公式：
r r Ρ = ε 0 ε (ω ) − 1 E ,
% 物质中的电场总是伴随着一个极化波。只要 ε {ω}或者 n(ω ) 偏离1，这句话就是真实的，例如，在半导体的 ω = 0 到最高本征频率的整个光谱范围内，这句话就是成立的，这个最高本征频率实际处于x射线区域内。依据公式：

第九章晶格振动的喇曼散射光谱

9.4 喇曼散射强度喇曼散射强度—Stokes极化的辐射强度极化的辐射强度
宏观理论:光诱导感应偶极子，形成宏观极化或极化或AS极宏观理论:光诱导感应偶极子，形成宏观S极化或极非弹性散射是S极化或极化或AS极化的辐射化，非弹性散射是极化或极化的辐射 PS(KS, ωS), PAS(KAS, ωAS) ES, EAS
q
三维晶格，三维晶格，第m个原胞， j个原子个原胞，
u( r , t ) = ∑ Q (q , t )exp( iq .r ) + ∑ Q * (q , t )exp( − iq .r )
q q
简正坐标（正则坐标）简正坐标（正则坐标）表示
在简正坐标下，动能和势能简化, 在简正坐标下，动能和势能简化, 声子
频率与波矢关系
Stokes 极化
PSi ( r , t ) = ∑ { PSi ( K S , t )exp( iK S ⋅ r ) + PSi* ( K S , t )exp( − iK S ⋅ r )}
KS
反Stokes极化极化
i i i* PAS ( r , t ) = ∑ { PAS ( K AS , t )exp( iK AS ⋅ r ) + PAS ( K AS , t )exp( − iK AS ⋅ r )} Ks
应理解为矩阵的运算：应理解为矩阵的运算：
PS ( r , t ) = ε 0 [ χ '( u)]u( r , t ) E I PSi ( r , t ) = ε 0 [ χ '( u)]ij u( r , t ) E Ij
原子位移—格波原子位移格波
格波一维原子链，个原子，一维原子链，第j个原子，第q支格波 u jq = Aq exp[ − i (ω q t − jaq )] 三维晶格，个原胞，个原子，支格波支格波，三维晶格，第m个原胞，j个原子，q支格波，在α方个原胞个原子向的格波 uα (m , j ) = ( M j ) -1/2 uα ( j ) exp[ − iω q t + iq. X (mj )] 原子的总位移为所有格波的叠加一维原子链，一维原子链，第j个原子 u j = ∑ Q(q )exp[ i ( jaq )]

第五章杂质和缺陷态光谱

5.4 施主受主对联合中心施主-受主对联合中心的吸收与发光
施主-受主对的能量状态施主受主对的能量状态施主-受主对的吸收与发光光谱施主受主对的吸收与发光光谱
施主-受主对的能量状态施主受主对的能量状态
ND/NA < 1 部分补偿考虑施主和受主杂质同时掺入的情况：考虑施主和受主杂质同时掺入的情况： ND/NA = 1 全补偿 ND/NA > 1 过补偿受主态会被部分的占据，而施主态会部分的空出，受主态会被部分的占据，而施主态会部分的空出，形成 D+A-自补偿态。自补偿态。施主-受主对联合中心：D+可能俘获一个电子，A-可能施主受主对联合中心：可能俘获一个电子，受主对联合中心俘获一个空穴，形成D 中心，施主俘获一个空穴，形成 +A-eh或D+A-X中心，简称施主或中心简称施主受主对（受主对（D-A对）对施主-受主对联合中心相当于束缚在施主受主对联合中心相当于束缚在D-A对上的一个束缚激子。对上的一个束缚激子。受主对联合中心相当于束缚在对上的一个束缚激子其初态能量: 其初态能量其终态能量: 其终态能量
杂质中心上的电子（空穴）杂质中心上的电子（空穴）的等效半径为
4πε 0ε ℏ 2 2 ε m0 2 rn = n = n aB 2 m*e m*
*
其中 aB=0.53x10-8cm,为氢原子波尔半径为氢原子波尔半径
例如 (半导体半导体: 半导体 ε大,m*/m0小) GaAs：r1*=90.9x10-8cm ： Si : r1*=20x10-8cm Ge : r1*=45x10-8cm 注意有效质量的各向异性！注意有效质量的各向异性！
ED
D

固体的光学性质和光电现象

（1）本征吸收本征吸收：光照后，电子由价带向导带的跃迁
所引起的光吸收称为本征吸收。
光子能量满足的条件：
h h 0 Eg
其中， 0 是发生本征吸
收的最低频率限，相应的 0
0，0 称为半为长波极限，
导体的本征吸收限。
24
7.4 半导体的光吸收
本征吸收长波限的公式：
hc 1.24eV 0 （ m） Eg Eg (eV )
22
7.4 半导体的光吸收
半导体的光吸收
半导体材料通常能强烈地吸收光能，具有数量级为105cm-1的吸收系数。材料吸收辐射能导致电子从低能级跃迁到较高的能级。
1.不同能带的状态之间；电子吸收光子 2.同一能带的不同状态之间；能量后将跃迁 3.禁带中能级与能带之间。
23
7.4 半导体的光吸收
对于无吸收介质，＝0
K 0, 故n / 0
7
7.1 固体的光学常数
除了用（n, K）和(ε,σ)来描述物质的光性外，
还可用复介电常数或复电导率来描述：
i
i
8
7.1 固体的光学常数
总之，描述固体的宏观光学性质可以有多
种形式，可用两个参数组成一组，或用一个复
12
7.3 光学常数的实验测量
光学常数的实验测量
（1）椭圆偏振光谱方法
测量固体光学常数谱的常用方法是椭圆偏振光谱方法。通过同时测量反射光束或透射光束振幅衰减和相位改变，它可以只经由光谱测量，而不必借助k-k变换直接求得被测样品的折
射率和消光系数，从而获得被研究固体的全部
光学常数。
13
7.3 光学常数的实验测量
20

9.1-固体中的光吸收详解

例如锗, n≈4, 在弱吸收区的反射率也有 R=0.36＝36％
() 2k() 2 ()
c
n()c
R
(n (n
1) 2 1)2
k2 k2
如果一种固体强烈地吸收某一光谱范围的光, 它就能有效地_________在同一光谱范围内的光。
反射
§9-2 固体中的光吸收过程
对固体中各种可能的光吸收过程做一简要的说明在图中画出了一个假想的半导体吸收光谱
和 k(ω), 随即可得 R(ω), 与实验测得的值比较
可以看到当吸收系数很大, 若 k>>n, 这时 R≈1, 即入射光几乎完全被反射。因此, 如果一种固体强烈地吸收某一光谱范围的光, 它就能有效地反射在同一光谱范围内的光
在没有吸收时 (k=0), 也会发生反射, 有
R
(n (n
1) 2 1)2
矩阵元 <c, k’|H’|v, k> 为如下布洛赫函数之间的积分
c, k ' | H ' | c, k
q A0 m
e* iqr p d r
c,k '
v,k
可仿照讨论电子－声子相互作用矩阵元的方法证明矩
阵元只有在 k’-k-q = Gn 时才不为零, 光子的 q 值很小, 可忽略
考虑 k’－ k = 0 的竖直跃迁, 矩阵元可以简写成
利用复折射率与复介电常数之间的关系
可得
n() ik()2 1() i2()
2n(n()2)k(k())22 (1)()
可以用 ε1, ε2 描述固体的光学性质, 也可以用 n, k 描述固体的光学性质, 二者是等价的
实际上还要利用 Kramers-Krönig 关系, 由 ε2(ω) 计算出 ε1(ω)

固体光学晶体光学4

单轴晶体的三波混频位相匹配方式和条件与倍频过程大致相同。以和颇为例，假设3=1+2， 3 ＞ 2 ＞ 1，并且1至3的频率范围内折射率具有正常色散、则位相匹配方式和条件如下表：
单轴晶混频效应的位相匹配角m可由不同的位相匹配方式及其条件求出。例如，对负单轴晶体的oo-e匹配方式
在和频效应的两入射光中至少有一束是强相干光(激光)。若1为一束强激光(称为泵浦光)，2是一个微弱的有待检测的光讯号，1>>2，则将1+2=3过程称为频率上转换。它可将远红外光向上变频至可见光乃至紫外光波段。同样，参与差颇过程的1和2均为激光光束， 3为亚毫米波或远红外光时1-2=3的差频过程称为频率下转换。
固体光学晶体光学4
一、单轴晶体相位匹配方式
•角度位相匹配角度位相匹配就是控
制光波在晶体中其一特定方向(，)上传播，该方向应满足相位匹配条件。利用折射率面的色散可以很方便的找到这个特定方向。画出了负单轴晶体的基频光折射率面(实线)和相倍频光折射率面(虚线)。其中倍频的e光面与基频的o光面相交于M点。显然OM方向就是满足位相匹配方向.
光学参量振荡器装置原理图
(a) 利用激光器输出之二次谐波辐射作泵浦光而采用温度调谐的装置；图(b)利用激光器本身的
激光输出作泵浦光而采用的角度调谐的装置。
改变振荡频率的调谐方式有；
①温度调谐：泵浦光垂直于晶体光轴方向入射，改变晶体温度，可以相应地改变振荡颇率。此时s和i两频率的振荡光束在空间不分离。 ②角度调谐：当晶体温度保持一定时，改变晶体光轴相对于泵浦光的入射角度，同样可改变振荡频率。此时p、 s和i三种频率的振荡光束在空间上可能出现分离。 ②外场调谐：对非线性晶体施加外加直流电场或磁场，利用晶体的电光效应或磁光效应使其折射率发生改变，同样可以达到可调谐振荡的目的。

固体物理中的光学性质

固体物理中的光学性质在固体物理领域中，光学性质是一个重要且引人瞩目的研究方向。

光学性质涉及到光的传播、吸收、散射、折射等现象，对于理解固体材料的结构和行为具有重要意义。

本文将简要介绍固体物理中的光学性质及其应用。

一、光的传播速度固体物理中的光学性质首先涉及到光的传播速度。

在真空中，光的传播速度为常数，即299,792,458米/秒。

然而，当光线进入介质中时，由于介质折射率的不同，其传播速度会发生改变。

根据斯涅尔定律，光线在两种介质之间传播时，入射角和折射角之间遵循一定的关系。

这个现象在固体物理中得到了广泛研究和应用。

二、吸收与发射固体物理中的光学性质还涉及到固体材料对光的吸收和发射现象。

在特定波长下，固体材料可以吸收光的能量，导致电子从基态跃迁到激发态。

不同材料对光的吸收和发射的特性不同，这一特性对于光电子器件和光催化反应等应用具有重要意义。

三、光的散射固体物理中的光学性质还包括光的散射现象。

当光线通过固体材料时，会与固体中的原子、离子或杂质发生相互作用，导致光的散射。

根据散射的形式，可以将其分为弹性散射和非弹性散射。

弹性散射不改变光的能量，而非弹性散射会导致光的能量发生改变。

这一现象在材料表征和光学传感器等方面具有广泛的应用。

四、材料的折射率固体物理中的光学性质还涉及到材料的折射率。

折射率是一个描述光在介质中传播行为的重要参数，定义为光在线速度和介质中的传播速度之比。

折射率越大，光在介质中传播的速度越慢。

折射率对于材料的光学性能和光学器件的设计具有重要意义。

五、光学材料的应用固体物理中的光学性质在许多领域中得到了广泛的应用。

例如，在光通信领域，光纤作为一种光学传输介质，其光学性质对于数据的传输速率和传输距离具有重要影响。

在光电子学领域，光学性质的研究和应用推动了光电子器件的发展，例如激光器、光电二极管和太阳能电池等。

此外，光学性质还在材料科学、能源领域、环境监测和医学诊断等方面有着重要应用。

例如，可见光谱技术被广泛应用于材料表征和质量检测领域，红外光谱技术在环境监测和生物医学领域具有重要应用。

固体物理中的光学性质1

固体物理中的光学性质1光学性质是固体物理中的重要研究方向之一，它涉及到光在固体材料中的传播、吸收和散射等现象。

本文将从不同角度探讨固体物理中的光学性质，包括光的折射、吸收和发射以及光在固体材料中的传播特性等方面。

折射是光线由一种介质射入另一种介质时所发生的改变方向的现象。

根据光的折射定律，光线入射角和折射角之间存在一定的关系。

例如，当光线从真空中射入一个介质时，入射角和折射角之间满足sinθ1/sinθ2=n，其中θ1为入射角，θ2为折射角，n为介质的折射率。

不同固体材料具有不同的折射率，因此光在不同的介质中会有不同的传播速度和传播路径。

吸收是指固体材料对光的能量吸收的过程。

当光照射到固体材料上时，一部分能量会被材料吸收，导致材料中的电子激发到高能态。

这些激发态电子会经过一系列的跃迁过程，最终回到基态并发射出能量相等的光子。

这就是光的吸收和发射过程。

吸收系数是衡量固体材料对光能量吸收能力的一个重要参数，它与材料的光学能隙和电子态密度等因素有关。

固体材料的光学性质还与其结构密切相关。

例如，晶体中的原子或分子排列具有周期性，这种周期性结构会对光的传播产生一定的影响，如晶体的光学各向异性。

此外，固体材料中的缺陷和杂质也会影响光的传播和吸收。

例如，晶体中的点缺陷会导致光的散射现象，使得材料呈现出不同的光学性质。

光的极化性质也是固体物理中的重要研究内容。

光的极化方向指的是光电场中电场矢量的方向，可以分为线偏振光和圆偏振光等不同类型。

固体材料对不同极化方向的光响应也会有所不同。

例如，某些材料只能吸收特定方向的线偏振光，而对其他方向的光则没有吸收。

这种现象被称为吸收选择性，它与材料的晶体结构和分子取向密切相关。

除了上述内容外，固体物理中的光学性质还包括光的散射现象、非线性光学效应等。

光的散射是光与固体材料中的微观结构相互作用的结果，可以分为弹性散射和非弹性散射等不同类型。

非线性光学效应则是光与固体材料发生强相互作用时所呈现出的一系列非线性行为，如二次谐波产生、光学瞬态效应等现象。

研究固体中过渡金属离子光学性质的实验光谱技术

研究固体中过渡金属离子光学性质的实验光谱技术谷至华(中国科学院长春物理研究所，1980年)由于过渡金属离子的非满壳层结构，从基态到第一激发态能级的能隙相当于光学光子的能量，故过渡金属离子被广泛地用作发光材料的激活剂。

为了得到高效发光材料，人们以各种手段研究它们在固体中的光学行为。

其中光学光谱实验是最重要的手段之一．在光学光谱实验中我们可以得到许多有关过渡金属离子形成的发光中心的信息如发光中心的种类，对称性，电子能级结构以及这些中心的跃迁强度和偶极子性质等。

本文讨论了研究固体中过渡金属离子光学性质的光学光谱实验技术。

一、能级的确定对于过渡金属离子掺杂的(激活的)固体材料，可以通过测量它的吸收光谱(对于单晶)和漫反射光谱(粉末材料)确定材料的激发能级。

然而由于掺杂离子可以进入不同的晶格位置，也可能还有一些无意识混进去的其它杂质的作用，实际上材料的吸收光谱往往是比较复杂的。

同样，不同的发光中心都会有辐射发射，这些中心的发射带也可能相互重叠．实际的发射光谱也往往是很复杂的。

通过对发光衰减时间的研究可以区别不同的发光中心．因为一种给定的过渡金属离子的发光通常来自单一的激发态，而该激发态的寿命又是确定的，因此不同的衰减时间就标志着不同的激发态，也标志着不同性质的发光中心。

如果不同中心的发射光谱不重叠，可以通过测量某一发光中心的发射强度随激发波长的变化来确定该中心的吸收。

用连续可调的单色光激发样品，当激发光的波长和某一中心(譬如说A中心)的吸收重叠时，就被该中心吸收了,从而产生A中心的特征发光。

这个发光强度就是该中心吸收强度的一个度量。

监控所有发光带进行扫描激发就得到了整个材料的各种中心的吸收特征。

当然也可能存在另一个中心，B中心，吸收能量后把能量传给中心的情况(这种重叠发光的情况在后面详细讨论)．因此研究激发光谱也是研究不同中心能量输运的有效手段。

直接的吸收和激发技术虽然可以鉴别出不同的发光中心，但是前提是研究对象必须要发光．如果材料是粉末的，且不发光，这时可用光子计数的方法来确定吸收跃迁2．二、发光中心的对称性与跃迁性质确定了过渡金属离子的吸收和发射特征，就可以从这些跃迁的精细结构中得到有关离子位置对称性的信息。