(优选)材料研究方法

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3.光的反射
反射光的强度和波长取决于表面的本性和反射 介质的光学性质。
通常具有不定域电子的导电体或半导体材料是 不透明的，并且呈现很好的反射率。
而以离子或共价键特征为主的材料是透明的， 但有时是有色的。
这是由于流动的电子会吸收任何波长的光，而 键合电子只与个别波长的光相互作用。
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1665
罗伯特·虎克观察 到的细胞
罗伯202特0/7·/虎29克制造的显微镜（1665）
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列文虎克和他的显微镜（约1680）
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已知最古老的公开显微照片:蜜蜂，由Francesco Stelluti于1630发表
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I x I exp( x)
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J. H. Lambert 吸收指数定律
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3.光的反射
根据反射的基本定律，以反射表面法线为基准 的入射角和反射角是相等的，入射光线、反射光 线和反射表面法线处于同一平面上。
在精抛光平表面上可获得单向反射（表面不平 整度小于光波长），而在粗糙表面上则呈漫反射 。
并以此来研究形成这些物相结构的工艺条件和 产品性能间的关系。
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2.2 晶体光学基础
2.2.1 光的物理性质 1. 光的波动性 光的波粒二象性 波动学说解释晶体光学 横波与纵波 电磁波谱
可见光： 3900-7700埃
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纵波
横波
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电磁波谱
光学显微分析 使用波段： 可见光波段 390~770nm
晶体的折射率色散能力，是指晶体在两种波长光波 中测定的折射率的差值。
差值越大，色散能力越强，反之则越弱。
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2.光的吸收
一束光线照射到物质的表面，一部分光线被 反射，另一部分光线透过（透明材料），还有一 部分光线要被物质所吸收。
光的吸收主要是光的波动能转换为热能等其他 形式的结果。
不同材料的晶相组成直接影响到它们的结构和性质；
对于各种材料及其原料的性能、质量的评价，除了 考虑其化学组成外，还必须考虑它的晶相组成及显微结 构。
所谓显微结构就是指构成材料的晶相形貌、大小、 分布以及它们之间的相互关系。
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材料物相结构的显微分析
利用光学显微分析技术进行物相分析就是研究 材料和其原料的物相组成及显微结构，
1. 光的折射
光的折射定律
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光的折射特点：
1）介质中光传播的速度愈大，则该介质的折射率愈小； Vi/Vr=Nr/Ni
2）光在真空中的传播速度最大，n1 3）同一介质的折射率因所用光波波长而异（折射率色散）
对于同一介质，光波的波长与折射率成反比。 4）晶体的折射率色散能力
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第 2 章 光学显微分析
本章内容、重点和难点
晶体光学的历史发展，晶体光学理论基础，自然 光和偏振光，光学显微分析方法，样品制备，新进 展，应用；
重点是光学显微形式与材料显微结构的关系，光 学显微分析在材料研究中的应用；
难点是从光学显微照片解析出对应的材料结构。
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Biblioteka Baidu
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2. 自然光和偏振光
——自然光：垂直于光的传播方向振动，在垂直于光的 传播方向的平面内的任意方向振动。
——偏振光：垂直于光的传播方向振动，且只在垂直于光 的传播方向的平面内的某一方向振动。
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2.2.2 光与固体物质的相互作用
一束光入射到固体物质的表面，会产生光的折射 、反射和吸收等现象，其折射、反射和吸收性能和光的 性能、入射方法及固体物质性质有关。
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第 2 章 光学显微分析
2.1 概述 光学显微分析的发展 15世纪中叶：放大镜（单式显微镜） 1590年荷兰 Hans and Zacharias Janssen：
复式显微镜 17世纪中叶R. Hooke：
第一台性能较好的显微镜 Christiaan Huygens：惠更斯目镜 19世纪德国 Ernst Abbe 阐明光学显微镜成像原
（优选）材料研究方法
材料研究方法 – 光学显微分析
第二章 光学显微分析
Chapter 2 Light Microscope
Reference: 1. Encyclopedia of Materials Characterization.
C.R Brundle, et al. Butterworth-Heinemann. 2. 王培铭、许乾慰。材料研究方法
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列文虎克观察到的“小动物”
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光学显微镜分类
——几何光学显微镜 生物显微镜、落射光显微镜、倒置显微镜、金相
显微镜、暗视野显微镜等。 ——物理光学显微镜 相差显微镜、偏光显微镜、干涉显微镜、相差偏
振光显微镜、相差干涉显微镜、相差荧光显微镜等。 ——信息转换显微镜 荧光显微镜、显微分光光度计、图像分析显微镜
、声学显微镜、照相显微镜、电视显微镜等。 ——特种光学显微镜
高温显微镜、近场光学显微镜等。
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光学显微镜
相位差显微镜
透射光显微镜
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反射光显微镜 解剖显微镜
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材料物相结构的显微分析
许多材料或生产材料所用的原料都是由各种各样的 晶体组成的。
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3.光的反射
物质对投射在它的表面或磨光面上光线的反射 能力称为反射力。表示反射力大小的数值称为反 射率：
R (I r / I i ) 100 % (2.3)
式中：R为反射率，Ir为反射光的强度，Ii为入射 光的强度。
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理，光学显微镜分辨本领达0.2微米理论极限
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透镜是一种将光线聚合或分散的设备，通常是由一片玻璃 构成，但用于其他电磁辐射的类似设备通常也称为透镜：例 如，由石蜡制成的微波透镜，用玻璃、树脂或水晶等透明材 料制成的放大镜、眼镜等，也都是透镜。
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