光的性质
一.光的干涉
1、1801年，英国物理学家________成功地观察到了光的干涉现象。杨氏实验证明，光的确是________。
2、光的干涉现象：
3、双缝干涉实验：让一束________光投射到一个有两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，这时在挡板后面的屏上就可以观察到________的条纹。
4、当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时(即恰好等于波长的________时)，两列光在这点相互________，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时，两列光在这点相互________，这里出现暗条纹。
5、两束光相遇时要产生稳定干涉的条件是两束光的____________
6、决定条纹间距的条件：__________________________________
二．光的衍射色散
衍射
1.光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做____________.
2.障碍物、小孔和狭缝的尺寸与光的光的波长____________，或者比光的波长___________时，光才能产生明显的衍射现象.通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸__________光的波长，故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的.
色散
1、光的颜色由光的决定
2、白光的组成：
3、光的色散：
三．光的偏振
1.自然光：____________________________________________
2.偏振光：____________________________________________
四.电磁波与相对论
1.克斯韦电磁场理论
变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。
2．电磁波
(1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。
(2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)。
(3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。
(4)v＝λf，f是电磁波的频率。
3．电磁波的发射
(1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。
(2)调制方式
①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。
②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。
4．无线电波的接收
(1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就
是电谐振现象。
(2)使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐。能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
(3)从经过调制的高频振荡中“检”出调制信号的过程，叫做检波。检波是调制的逆过程，也叫做解调。
5．电磁波谱
按照电磁波的频率或波长的大小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱。
按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。
6.相对论：
练习：
1、从两只手电筒射出的光，当它们照到同一屏上时看不到干涉条纹，这是因为( ) A．干涉图样太细小看不清楚
B．手电筒射出的光不是单色光
C．周围环境的漫反射光太强
D．两个光源是非相干光源
2、关于双缝干涉条纹，以下说法中正确的是( )
A．用同一单色光做双缝干涉实验，能观察到明、暗相间的单色条纹
B．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差为该单色光波长的整数倍C．用同一单色光经双缝干涉后的明条纹距两缝的距离之差一定为该单色光波长的奇数
倍
D．用同一单色光经双缝干涉后的暗条纹距两缝的距离之差一定为该单色光半波长的奇
数倍
3、用包含红、绿、紫三种色光的复色光做光的干涉实验，在所产生的干涉条纹中离中心条纹最近的干涉条纹是( )
A．紫色条纹B．绿色条纹C．红色条纹D．都一样近
4、在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹，若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光)，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光)，已知红光与绿光频率、波长均不相等，这时( )
A．只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失
B．红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在
C．任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮
D．屏上无任何光亮
5.如图所示是双缝干涉实验装置，使用波长为600 nm的橙色光源照射单缝S，在光屏中央P处观察到亮条纹，在位于P点上方的P1点出现第一条亮纹中心(即P1到S1、S2的光程差为一个波长)，现换用波长为400 nm的紫光源照射单缝，( )
A．P和P1仍为亮点
B．P为亮点，P1为暗点
C．P为暗点，P1为亮点
D．P、P1均为暗点
6.某同学在做“双缝干涉测定光的波长”实验时，第一次分划板中心刻度线对齐第2条亮纹的中心时(如图甲中的A)，游标卡尺的示数如图乙所示，第二次分划板中心刻度线对齐第6条亮纹的中心时(如图丙中的B)，游标卡尺的示数如图丁所示。已知双缝间距d＝0.5mm，缝到屏的距离L＝1m。则：
(1)图乙中游标卡尺的示数为________cm。
(2)图丁中游标卡尺的示数为________cm。
(3)所测光波的波长为____m(保留两位有效数字)。
7.以下说法正确的是( )
A．真空中蓝光的波长比红光的波长长
B．天空中的彩虹是由光干涉形成的
C．光纤通信利用了光的全反射原理
D．机械波在不同介质中传播,波长保持不变
8.一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃三棱镜后，出射光分成a、b 两束，如图所示，则a、b两束光
A．垂直穿过同一块平板玻璃，a光所用的时间比b光长
B．从同种介质射入真空发生全反射时，a光临界角比b光的小
C．分别通过同一双缝干涉装置，b光形成的相邻条纹间距小
D．若照射同一金属都能发生光电效应，b光照射时逸出的光电子最大初动能大
9. 如图所示，白炽灯的右侧依次平行放置偏振片P和Q，A点位于P、Q之间，B点位于Q右侧．旋转偏振片P，A、B两点光的强度变化情况是（）
A．A、B均不变B．A、B均有变化
C．A不变，B有变化D．A有变化，B不变．
10.一束单色光经由空气射入玻璃，这束光的（）
A．速度变慢，波长变短B．速度不变，波长变短
C．频率增高，波长变长D．频率不变，波长变长
11..下列现象中，属于光的衍射现象的是（）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
12.与通常观察到的月全食不同，小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时，看到整
个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图，并提出了如下猜想，其中最为合理的是A．地球上有人用红色激光照射月球
B．太阳照射到地球的红光反射到月球
C．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球
D．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹
13.用单色光通过小圆盘与小圆孔做衍射实验时，在光屏上得到衍射图形，它们的特点是( )
A．用小圆盘时中央暗，用小圆孔时中央亮
B．用小圆盘时中央亮，用小圆孔时中央暗
C．中央均为亮点的同心圆形条纹
D．中央均为暗点的同心圆形条纹
13.下列说法正确的是（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分，每选错一个扣3分，最低得分为0分）
A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度
B．在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方景物的倒影
C．如果地球表面没有大气层覆盖，太阳照亮地球的范围要比有大气层时略大些
D．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，红光从该玻璃中射入空气发生全反射时，红光临界角较大
E．全息照片往往用激光来拍摄，主要是利用了激光的相干性
14.下列说法中正确的是．。（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每错选1个扣3分，最低得分为0分）
A．做简谐运动的物体，其振动能量与振幅无关
B．全息照相的拍摄利用了光的干涉原理
C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的运动无关
D．医学上用激光做“光刀”来进行手术，主要是利用了激光的亮度高、能量大的特点
E．机械波和电磁波都可以在真空中传播
15.关于波的现象，下列说法正确的有__________
A．当波从一种介质进入另一种介质时，频率不会发生变化
B．光波从空气进入水中后，更容易发生衍射
C．波源沿直线匀速靠近一静止接收者，则接收者接收到波信号的频率会比波源频率低D．不论机械波、电磁波，都满足v=λf，式中三参量依次为波速、波长、频率
E．电磁波具有偏振现象
16.在狭义相对论中，下列说法正确的是( )
A．所有惯性系中基本规律都是等价的
B．在真空中，光的速度与光的频率、光源的运动状态无关
C．在不同惯性系中，光在真空中沿不同方向传播速度不相同
D．质量、长度、时间的测量结果不随物体与观察者的相对状态的改变而改变
E．时间与物体的运动状态有关
Ⅰ.光敏电阻的物理特性 光敏电阻:常用的制作材料为硫化镉，另外还有硒、硫化铝、硫化铅和硫化铋等材料。这些制作材料具有在特定波长的光照射下，其阻值迅速减小的特性。这是由于光照产生的载流子都参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降。Ⅱ.组成特性 光敏电阻器是利用半导体的光电导效应制成的一种电阻值随入射光的强弱而改变的电阻器，又称为光电导探测器；入射光强，电阻减小，入射光弱，电阻增大。还有另一种入射光弱，电阻减小，入射光强，电阻增大。 Ⅲ.作用 光敏电阻器一般用于光的测量、光的控制和光电转换（将光的变化转换为电的变化）。常用的光敏电阻器硫化镉光敏电阻器，它是由半导体材料制成的。光敏电阻器对光的敏感性（即光谱特性）与人眼对可见光（0.4~0.76）μm的响应很接近，只要人眼可感受的光，都会引起它的阻值变化。设计光控电路时，都用白炽灯泡（小电珠）光线或自然光线作控制光源，使设计大为简化。 根据光敏电阻的光谱特性，可分为三种光敏电阻器：紫外光敏电阻器、红外光敏电阻器、可见光光敏电阻器。 Ⅳ.参数特性 （1）光电流、亮电阻。光敏电阻器在一定的外加电压下，当有光照射时，流过的电流称为光电流，外加电压与光电流之比称为亮电阻，常用“100LX”表示。（2）暗电流、暗电阻。光敏电阻在一定的外加电压下，当没有光照射的时候，流过的电流称为暗电流。外加电压与暗电流之比称为暗电阻，常用“0LX”表示。（3）灵敏度。灵敏度是指光敏电阻不受光照射时的电阻值（暗电阻）与受光照射时的电阻值（亮电阻）的相对变化值。 （4）光谱响应。光谱响应又称光谱灵敏度，是指光敏电阻在不同波长的单色光照射下的灵敏度。若将不同波长下的灵敏度画成曲线，就可以得到光谱响应的曲线。 （5）光照特性。光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。从光敏电阻的光照特性曲线可以看出，随着的光照强度的增加，光敏电阻的阻值
钙钛矿量子点的光物理性质表征 引言 半导体量子点展现了一系列引人注目的特性，包括：高光致发光量子效率，溶液加工性和高度可逆的带隙。这些特性使得量子点成为用于光电器件如发光二极管和半导体激光器领域发射体的理想对象，在光电二极管和太阳能电池领域，它也可以很好地作为光吸收体。另外，它们的光发射特性也使他们成为一类比较有潜力的荧光探针，用于生物荧光成像，取代传统的有机小分子探针。 由于量子限域，量子点最关键的吸引力在于其在带隙上极好的可控性。对于大多数半导体，原子的数量非常多，原子轨道的大量重叠产生了连续的密集的分子旋转，构成了导带和价带。然而，如果半导体的尺寸减小至纳米尺度，原子旋转轨道重叠，导带和价带变得不连续，被形成的独立能级取代，更重要的是，导带和价带之间带隙变得更宽，这就是著名的量子限域（图1）。纳米粒子小到其带隙受量子限域的影响被称为量子点，在合成中通过精确地控制量子点的尺寸，量子点的发射和吸收波长可以被很好地改变，这对于光电领域的应用是非常理想的。 图1：量子点由于量子限域其粒径对于带隙和光致发光发射波长的影响 量子点中占据传统主导地位的是硫属化物，如碲化镉和硒化镉。目前，基于杂化钙钛矿量子点半导体吸引了更多的注意力。杂化钙钛矿由于其低成本、在光伏电池中作为高效吸收体已经在科学界获得了广泛的关注。溶剂加工性、带隙可调和高PLQY 是的钙钛矿太阳能电池取得了成功，也让它有潜力成为新一类量子点材料。进一步研
究需要改进钙钛矿量子点的特性，这些材料的主要技术表征是光致发光和吸收。在此应用文章中，完整的光物理特性，包含吸收光谱、光致发光光谱，光致发光寿命和量子钙钛矿量子点的量子产率使用全能型的FS5荧光光谱仪表征得到。 图2：FS5荧光光谱仪带有TCSPC电子部分和脉冲激光器。FS5可以被配置为测试如量子点等材料的吸收光 谱、发射光谱、寿命和量子效率 材料和方法 钙钛矿量子点从PlasmaChemGmbH公司购买。每种量子点溶于环己烷和水制备成溶液，为了避免光谱和PLQY测试时发生再吸收效应，控制样品在其带隙边缘的吸光度小于0.1OD。溶液置于10 mm光程石英池，测试的FS5配置了PMT-900探测器和TCSPC电子部分。对于吸收光谱测试、光致发光发射光谱和光致发光寿命，样品池使用SC-05液体样品组进行放置。量子效率测试使用SC-30积分球组件进行测试。 结果与讨论 两种杂化钙钛矿量子点-PQD-A和PQD-B的光物理特性使用FS5荧光光谱仪进行测试。FS5包含了吸收检测器作为标准配置，可以在一台仪器上实现光致发光和吸收光谱的测试。PQD-A的吸收和发射光谱如图3a。发射中心在450 nm，发射峰非常窄，半峰宽只有14 nm。他可以看见发射发生在量子点的带隙边缘，发射峰与吸收陡峭的下滑相符，指示了带隙边缘。PQD-B的吸收和发射光谱显示了类似的特性，有一个很窄的发射峰，中心在514 nm的量子点带隙边缘。然而，PQD-B和PQD-A的吸收行为是有显著区别的。PQD-A的在带隙边缘快速降至0对于半导体来说是意料之中的。与此相反的，PQD-B的吸收在带隙边缘没有完全到0，沿着带隙边缘吸光度有一个很长的指数衰减。这个平缓的衰减被认为是Urbach拖尾，来自于在带隙边缘由于缺陷和捕获位点产生更高的能量失调。吸收光谱因此可以看出PQD-B比PQD-A有更高的能量失调。对于显示的应用来说，以色度坐标来描述它的发射相比峰位置是更有用的。FS5
常见矿物物理性质及鉴定特征 自然金：物理性质：颜色和条痕均为金黄色，金属光泽、无解理；硬度２ －３,比重15.6-18.3，纯金为19.3，具有延展性。鉴定特征：金黄色、强金属光泽、比重大、富延展性；在空气中不氧化、化学性质稳定，只溶于王水。 自然硫：物理性质：硫黄色，条痕白色至淡黄色，晶面呈金刚光泽，断口 油脂光泽，透明至半透明。鉴定特征：黄色、油脂光泽、硬度小、性脆，有硫臭味，易溶于CS2，易燃、火焰呈蓝紫色。 石墨：物理性质：铁黑至钢灰色，条痕光亮黑色，金属光泽，隐晶集合体 呈土状者光泽暗淡，不透明。性软，有滑腻感，易污染手指。鉴定特征：铁黑色、条痕亮黑色，一组极完全解理，硬度小、染手。与辉钼矿相似，但辉钼矿具更强的金属光泽、比重稍大，在涂釉瓷板上辉钼矿的条痕色黑中带绿，而石墨的条痕不带绿色。 辉铜矿(Cu2S)：物理性质：新鲜面铅灰色，风化表面黑色，常带锖色；条 痕暗灰色；金属光泽，不透明。解理｛110｝不完全，硬度2.5-3，比重5.5-5.8，略具延展性。鉴定特征：铅灰色，硬度小、弱延展性，小刀刻划可留下光亮沟痕。 方铅矿(PbS)：物理性质：铅灰色、条痕黑色，金属光泽。有平行｛100｝ 三组完全解理解理面互相垂直。鉴定特征：铅灰色，黑色条痕，强金属光泽，立方体完全解理，硬度小、比重大。有Pb的被膜反应，溶于HNO ，并 3白色沉淀。 有PbSO 4 闪锌矿(ZnS)：物理性质：颜色变化大，从无色到浅黄、棕褐至黑色，随 成分中铁含量的增加而变深，亦有绿、红黄等色、系由微量元素引起；条痕由白色至褐色，松脂光泽至半金属光泽，透明至半透明，具平行｛110｝的六组完全解理，硬度3.5-4、比重3.9-4.2，不导电。鉴定特征：颜色变化大，可据晶形、多组解理、硬度小鉴别。 辰砂(HgS)：物理性质：鲜红色，表面呈铅灰色之锖色；鲜红色条痕；金 刚光泽，半透明。鉴定特征：鲜红色的颜色和条痕，比重大。 黄铜矿(CuFeS2)：物理性质：黄铜黄色，表面常有蓝、紫褐色的斑状锖 色；绿黑色条痕；金属光泽，不透明，硬度3-4，比重4.1-4.3，性脆。鉴定特征：黄铜矿与黄铁矿相似，可以其较深的黄铜黄色及较低的硬度区别；以其脆性与自然金区别。 斑铜矿(Cu5FeS4)：物理性质：新鲜面呈暗铜红色，风化面常呈暗紫或蓝
光的基本特性： 光强 强度与到光源距离的关系是按照平方反比定律的。平方反比的意识就是如果B点距离光源的距离为A点的两倍远，那么B点接受的光的强度就是A点的4分之一。 方向 根据光源与物体的部位关系，光源位置可分为四种基本类型： 正面光。 业余摄影着所说的“摄影者背对太阳”拍摄便是这种光照类型，正面光可以产生一个没有影子的影象，所得到的结果是一张缺乏影调层次的影象。由于深度和外形是靠光和影的相同排列来表现，因此正面光往往产生平板的二维感觉，通常也称他为平光。 45度侧面光。 这种光产生很好的光影间排列，不存在谁压倒谁的问题，形态中有丰富的影调，突出深度，产生一种立体效果。 90度侧面光。 是戏剧性的照明，突出明暗的强烈对比，影子修长而具有表现力，边面结构十分明显，这种照明有时被称做“质感照明” 逆光。 当光线从被摄对象身后射来，正对着相机时，就会产生逆光，采用逆光，在明亮的背景前会呈现被摄对象暗色的剪影，这种高反差影象即简单又有表现力。 颜色 照明包括自然光照明和人工光照明。 1、自然光照明： 户外的 光源只有一个——太阳，阳光是各种光线的来源。为了模拟太阳光，我们有了GI。（GI的建立请自己查看资料，这里不做介绍） 2、人工光照明： 如何布置摄影室灯光： 放置主光： 这是关键光，把他放在哪里？着主要取决于寻求什么效果，但通常是把灯放在一边与被摄对象成45度角，通常比相机要高 添加辅光 主光投射出深暗的影子，辅光———给影子添加一些光线，因而使影子西部也得以表现，不能让他等于或超过主光，不造成两个互不相容的影子——高光影象，因此辅光的强度必须较小 主光和辅光连用就会出现下图情况：主题突出了。辅光必须比主光要弱，使主光所产生的因子不会被辅光抵消，（我们可以用减低灯光的强度来实现）做到最后一步，还能加一个灯，在拍摄对象后边放置一盏灯，目的就是把对象从背景中分离出来。
宝石的物理性质：光学性质 光学性质 概述 宝石矿物的光学性质在宝石鉴定、评价以及设计加工中均具有极其重要的意义。首先，宝石的颜色、光泽以及所具有的一些特殊的光学效应都是光与宝石相关作用的结果，因此，光与宝石间相互作用产生的效应是评价宝石价值高低最重要的依据；第二，对宝石（特别是成品）的鉴定，一般要求无损伤鉴定，所依据的主要是宝石的光学性质，如折射率、双折射率等，因此，光学性质对宝石鉴定至关重要；第三，为了最大限度地体现宝石的美，必须将宝石所能产生的最吸引人的效果显示出来，为此，加工中必须充分了解宝石的光学性质。因此，光学性质对于宝石的重要性体现在评价、鉴定与加工等方面（见图1-5-1）。 图1-5-1 光与宝石的关系示意图 光的本质 光的本质很早就引起人们的注意。但直到近代，人们才认识到光是一种电磁波，它既具有波动性又有粒动性。波动性说明光是按波的形式以30万km/s的速度在真空中传播；电磁波的振动方向垂直于传播方向，即光波是横波，并可用波长、波幅来表示（见图1-5-2）。其 图1-5-2 光的波动特性示意图 中波长表示电磁波的能量大小，波幅表示电磁波的强度。 整个电磁波是一个广阔的领域，它包括了波长极长的无线电波（波长1000-2000m之间），到极短的宇宙射线（波长小于10-4nm）。电磁波从无线电波到红外线、可见光、紫外线、X-射线、r?射线，最后到宇宙射线，依次按波长顺序排列，组成一个完整的电磁波谱。由电磁波谱可知，可见光只是整个电磁波谱中极窄的小段，其波长约为780nm-380nm。这小段电磁波能引起人的视觉反映，即能为人眼所看见，故称可见光。不同波长的可见光可呈现不同颜色。当波长由大到小，相应的颜色由红（780-630nm）、橙（630-590nm）、黄（590-550nm）、绿（550-490nm）、蓝（490-440nm）、紫（440-380nm）。 普朗克和爱因斯坦经研究证明，光不但具有波动性，而且具有粒动性。光能是光源发出的一系列不连续的粒子流，这种粒子叫做光子或光量子。每个光子的能量与光的频率成正比，与光的波长成反比。即波长越小，光的能量就越大。因此，无线电波的能量最小，而宇宙射线的能量最大。 原子核外电子由正常状态（基态）转变到激发状态的过程，就是原子吸收外来能量的过程，这时电子将由离核较近的轨道跳到离核较远的轨道上。由于处在每一个轨道上的电子均具有一定的能量，因此，原子不能吸收任意大小的能量，也不是任意大小的外来能量都能把电子激发，只有当原子吸收的能量加上电子原有的能量，等于电子在某一轨道所具有的能量时，才能使电子激发，跳到那个轨道上去。电子在受激发后经过了某一段极短的时间，就要恢复到正常状态，因而放出多余的能量，即放出具有一定能量的光子，以电磁波的形式辐射出来，这便是原子放射能量的过程。 宝石对光的影响方式 1、自然光和偏振光 根据光振动的特点不同，可将光分成自然光和偏振光。自然光是一切普通光源所发出的光波，如太阳光和电灯光等，它们是光源中大量分子或原子辐射的电磁波的混合波。由于光源中各个分子或原子的运动状态各不相同，发光的状况也不同，可以说是瞬间万变，异常复杂。因此，混合波中的光振动就不可能只沿一个方向，而是在垂直光传播方向的平面内的一切方向都有光振动（如图1-5-3）。 图1-5-3 表示光振动方向的波形图
谐振腔的初始光子来自增益介质中满足频率条件的自发辐射，自发辐射的光 子通过引起受激辐射和多次的反射传播使受激辐射形成链式增殖反应，实现光放 大，产生的激光最后由半反射镜输出。考虑到谐振腔反射镜的反射损耗，增益介 质的增益率必须高于谐振腔的损耗率，才能最终使谐振腔产生稳定的激光。设增 益介质的增益系数为G ，两反射镜的反射率分别为1R 和2R ，腔长为L ，光的初 始强度为0I ，则光束在谐振腔内往返一次后的强度为2012GL I I R R e =，谐振腔的增益要求为20120GL I I R R e I => 或 2121GL R R e >，由此获得产生激光的阈值或谐振腔的最小增益条件为12(12)ln(1)m G L R R =。 受各种因素的影响，由谐振腔输出的激光并非绝对的单色光，其频谱仍具有 一定宽度。导致激光频谱展宽的因素主要有： ①自然展宽 由于粒子处于激发态能级的寿命τ决定其相应辐射过程的持续时 间或相应辐射波列的长度，而有限的波列长度意味着该辐射波不再是绝对的单色 波，而是具有一定的频谱宽度，由此产生的频谱展宽为自然展宽，根据海森堡能 量-时间的不确定关系式 2E t ???≥h ，辐射光子的不确定能量εω?=?h ，时 间的不确定量取t τ?=，则辐射频谱自然展宽的量级约为21ωτ?≥。 ②碰撞（或压力）展宽 若增益介质中粒子数量较多或间距较小，粒子间易发 生相互碰撞，这种碰撞能促进粒子的跃迁，进而缩短其寿命，导致辐射谱线展宽。 对于高压下的气体介质，碰撞展宽尤为显著。 ③多普勒展宽 对于气体介质，粒子因热运动而产生多普勒频移，进而导致相 应辐射谱线展宽。 §7-2材料光学性能的物理本质和影响因素 一、材料的光学性能及其相互关系 在上节中，我们从波动性和粒子性两方面介绍了光或者电磁波的传播和与物 质相互作用的运动规律和性质。虽然涉及的内容比较庞杂，但在线性光学范围内， 无论何种光学性质，如光的传播速度、吸收或衰减、波阻、折射率、反射和透射 系数等，均可以采用相应介质的电磁性质，如介电系数、磁导率和电导率等，来 加以描述，从而使不同介质或物质具有不同的光学性质。通常情况下，材料的这 些电磁性质本身就是频率或波长的函数，因此，由它们表述的光学性质也应是频 率或波长的函数。在某些场合和条件下，材料的光学性质还需采用复变量和张量 的形式。除非特别声明，后续涉及的材料光学性质限定材料的状态是稳态、线性、 非铁磁性、各向同性和均匀的，当然，这些性能也是非线性、铁磁性、各向异性 和非均匀性材料光学性能的基础。
光 基 础 知 识 一、光的折射 知识讲解 （1）折射现象：光传播到两种介质的分界面上，一部分光进入另一种介质 中，并且改变了原来的传播方向，这种现象叫做光的折射. 如图所示,AO 为入射光线,O 为入射点,OB 为反射光线,OC 为折射光线. ①入射角:入射光线与法线间的夹角θ1叫做入射角. ②折射角:折射光线与法线间的夹角θ2叫做折射角. (2)折射定律 a.内容:折射光线与入射光线,法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧;入射角的正弦与折射角的正弦成正比. b.表达式: 1 2 sin sin θθ =n 12式中n 12是比例常数. (3)折射率 ①定义:把光从真空射入某种介质发生折射时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的绝对折射率,简称折射率. ②定义式:n= sin 1 sin 2 θθ,式中n 是折射率. 说明:①折射率与光速的关系:某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c 跟光在这种介质中传播速度v 之比,即n= c v .因为c>v,所以n>1.任何介质的折射率都大于1. ②折射率n 是反映介质光学性质的物理量,它的大小由介质本身及入射光的频率决定,与入射角,折射角的大小无关. ③在折射现象中光路是可逆的. 活学活用 1.两束平行的细激光束,垂直于半圆柱透镜的平面射到半圆柱透镜上,如图所示.已知其中一条沿直线穿过透镜,它的入射点为O,另一条光线的入射点为A,穿过透镜后两条光线相交于P 点.已知透镜截面 的圆半径为R,OA ,OP 3R 2 R = =.求透镜材料的折射率.
解析:由题意作出光路图OB 为法线,由数学知识知∠BOP=30°,过B 点向OP 作垂线，垂足为C ，则 3OC 2= R ，所以CP=()( ) 1/2R 33 R tan BPC 2 3 3/2R ∠== ，,∠BPC=30°,∠NBP=180°-120°=60°. 由光路可逆原理知若光沿PB 入射，则一定沿BA 折射，由折射定律有n= sin603sin30? =? . 答案:3 二、全反射 知识讲解 1.全反射的概念 当光从光密介质进入光疏介质时,折射角大于入射角.当入射角增大到某一角度时,折射角等于90°,此时,折射光完全消失.入射光全部反射到原来的介质中,这种现象叫做全反射. 2.对全反射现象的理解 (1)全反射条件: ①光线由光密介质射入光疏介质 ②入射角大于临界角 (2)临界角 ①定义:光从光密介质射向光疏介质时,折射角等于90°时的入射角,叫做临界角.用字母C 表示.临界角是指光由光密介质射向光疏介质时,发生全反射现象时的最小入射角,是发生全反射的临界状态.当光由光密介质射入光疏介质时: 若入射角i 光的基本知识 光的特性 1.光的定义 光是一种自然现象，当一束光投射到物体上时，光会发生反射、折射、干涉以及衍射等现象。人们之所以能够看到客观世界中斑驳陆离、瞬息万变的景象，是因为眼睛能够接收物体发射、反射或散射的光。就光的本质而言是一种电磁波，覆盖着电磁频谱相当宽（从X 射线到远红外）的范围，人类肉眼所能看到的可见光只是整个电磁波谱的一部他。 电磁波刺激人的眼睛，经过视觉神经传达到人的大脑，使人可以看到物体的形状和颜色，这段波长的电磁波称为可见光，可见光的波长不同，人眼感觉到的颜色也不同。可见光的波长范围在360～830nm 之间，仅是电磁辐射光谱非常小的一部分。波长的范围不同决定了各种不同波长光的性质。780～380nm 的光依次是红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光，两种颜色之间没有明显的分界。将全部可见光波混合在一起就形成日光，即白色光。波长大于780nm 的电磁波是红外线、微波和无线电波等。波长小于380nm 的电磁波是紫外线、X 射线和宇宙射线等。 光以约s m /X1038 速度在空间传播。由图2-1可看出大部分电磁波都是肉眼看不见的。当光通过某种物质时如水或空气，其传播速度就会减慢。光在真空中的传播速度和在媒质中的传播速度比值称为该媒质的折射率，在折射率不同的两种媒质的界面上。入射光线产生折射与发射现象。另外光在传播过程中还会产生散射，漫反射、漫透射现象。 人们通常所说的光是指：“可见光”，它是由光源发出的辐射能中的一部分，并能产生视觉效应。从量子物理的观点，光具有二重性：粒子性和波动性。单个光子呈粒子性，密集光子的集合衍射便呈现出波动性。所以，光是一种电磁辐射能，即电磁波，光线的方向也就是波的传播方向。 摄影离不开光，摄影用光有两个基本目的，一是为了满足曝光的需要而提供足够的照明；二是为了控制被摄体再现的效果。光给人的感觉具有较重要的表达性，有些光是硬的、刺目的、聚集的、直接的；有些光是软的、柔和的、散射的、间接的。在摄影中，光能影响被摄体再现的形状、影调、色彩、空间感以及美感、真实感。光也能强化或削弱甚至消除被摄体某些方面的表现。 摄影用光的六大基本因素 摄影用光的六大基本因素是光度、光位、光质、光型、光比和光色。掌握这六种因素是摄影用光的基本功。 1．光度 光度是光源发光强度和光线在物体表面的照度以及物体表面呈现的亮度 的总称（光源发光强度和照射距离影响照度；照度大小和物体表面色泽影响亮度）。在摄影中，光度与曝光直接相关。从构图上来说，曝光与影调或色彩的再现效果密切相关。丰富的影调和准确的色彩再现是以准确曝光为前提的。有意识的曝光过度与不足也需以准确曝光为基础。所以，掌握光度与准确曝光的基本功，才能主动地控制被摄体的影调、色彩以及反差效果。 2．光位 光位是指光源相对于被摄体的位置，即光线的方向与角度。同一对象在不同的光位下就产生不同的明暗造型效果。摄影中的光位可以千变万化，但是，归纳起来主要有正面光、前侧光、侧光、后侧光、逆光、顶光与脚光等七种。（1）正面光：光线来自被摄体的正面，随角度高低分别称“为平射光、顺光和高位顺光。正面光照射的被摄体令人感觉明亮，但立体感较差，缺乏明暗变化，利用正面光拍摄时的曝光宽容度较大。在灯光人像中，正面光常用作辅光。（2）前侧光：指45度方位的正面侧光。这是最常用的光位，前侧光照射的景物富有生气和立体感。在灯光人像中，前侧光常用作主光，通常位于人物脸部朝向的另一侧，脸朝左用右侧光，脸朝右用左侧光。 （3）侧光：又称90度侧光，侧光下被摄体呈阴阳效果，是一种人像摄影中富于戏剧性效果的主光位置，它能突出明、暗的强烈对比。 （4）后侧光：又称“侧逆光”光线来自被摄体的侧后方，能使被摄体的一侧产生轮廓线条，使主体与背景分离，从而加强画面的立体感、空间感。 （5）逆光：又称“背光”光线来自被摄体的正后方，逆光能使被摄体产生生动的轮廓线条，使主体与背景分离，从而使画面产生立体感、空间感。逆光构图很重要的一条是使画面产生深色背景，否则轮廓线就不醒目。逆光在造型上还有利于表现动物的群体。 （6）顶光：光线来自被摄体的正上方，如正中午的阳光、顶光会使人物脸部产生不讨巧的浓重阴影，通常忌拍人像。 （7）脚光：光线来自被摄体的下方，常用于丑化人物的一种灯光方向。自然光中没有脚光的光位。 光的基本性質 光是什麼？ 光是電磁輻射（科學名詞）的一種，但是除了偶而會給你帶來太陽曬傷的情形外，通常是不會構成傷害的輻射！自然界還存在其他種電磁輻射，例如：收音機訊號的無線電波、微波、X-射線等。但唯有光是我們人眼睛可直接觀測的到的，也是形成美麗彩虹的來源。 光如何行進？ 非常快而且沿直線前進（均勻介質或真空中） 那有多快呢？ 光每秒大約前進三十萬公里， 由於太陽與地球間相距一億四千九百萬公里， 因此太陽發出的光線約需要八分鐘後才能抵達地球。 這是不是感覺有點慢呢？喔！ 假如一部汽車以時速100公里行進，約需要177年才能走相同的距離。 每一秒鐘，光線所走的距離相當於地球七圈的長度。 光線走的有多直呢？ 除非有東西使得光線彎曲，否則在均勻介質或真空中，光沿直線前進。 光前進的路線稱為光（束）線. 如何控制光線 有三個基本控制光線的方法: 1. 將光擋住(於是產生影子) 2. 將光反射(用鏡子改變它的路徑): 3.讓光彎曲: 若是光行進遇到可透光的不同質物質時（例如水或玻璃） 在邊界上光線行進的方向會彎曲, 這種現象稱為折射 這也是透鏡工作的原理。 為什麼我們會關心如何控制光線呢？ 喔！,有些重要, 有用, 而且非常酷的事情或現象需要我們有能力以特定的方式去產生、控制或/及偵測光線。例如： 你的眼睛 眼鏡和隱形眼鏡 電視、電影以及照相機所用的透鏡 影印機和傳真機 望遠鏡and 天文望遠鏡 顯微鏡and 和放大鏡 投影機(幻燈機, 電影, 實物投射機,電視等) 雷射光碟機 超市物品結帳所用雷射掃瞄器 天候與偵探衛星 醫學偵測系統(觀測身體的內部) 太陽能發電系統 ...還有更多數不清的應用如植物利用光成長形成氧氣供給我們呼吸等. 什麼是透鏡？ 透鏡以特殊有用的方式讓光線彎曲. 大部份控制光線的儀器裝置都會用到至少一個以上的透鏡(有些只用鏡子, 也能發揮類似透鏡具有的功能). 有兩種基本型態的透鏡 凸透鏡會使光線聚集（會聚）或集中而且 可以形成像 凹透鏡會使得光線發散(分散開來) 光的物理性质 摘要：如果光子呈现电中性，那么它是如何表现为电磁场的排斥和吸引的性质 的呢？光子的能量是正定的，其动量也有确定的方向，为何能表现排斥和吸引的 性质呢？其动力学的基础是什么？ 关键词：普朗克谐振子低能质子麦克斯韦方程 爱因斯坦说:“光子静止质量为零。由于光子以光速行进，不可能找到光子的 静止惯性系，所以静止质量一词严格说来是不适用于光子的。”弱相互作用是存在于除光子外所有基本粒子之间的一种短程作用。光子不参与引力相互作用，而参 与电磁相互作用，存在于一切带电粒子或具有磁矩粒子间的电磁相互作用过程中，说明光子的引力静止质量为0，能量由电磁质量携带，这样便避免了狭义相对论 中光子的奇点问题，光子能量hν=mc2，光子的电磁动量为mc。现代物理学认为 光子不带电荷是错误的，只是其电荷的电量非常小，现代物理学的实验观察不到。笔者认为当光的强度达到一定程度时，在实验中一定能够观察到。 引力质量运动的速度极限是光速，原因在于达到光速时引力质量为无穷大， 不可能再加速。各种观察和试验表明，光子的稳定时间至少在1033年，这也说 明了上面观点的正确性。由于光子的衰变是根据海森堡的测不准原理得到，因此 测不准原理具有一定的局限性。由于光只具有电磁质量，与绝对弛豫时间——引 力质量没有相互作用，因此不能把电磁扰动看成以太介质的扰动，光波没有纵波，也不存在以太的切变模量极其大。物体在空间运动自如，得不出以太的密度极其小。由于光只具有电磁质量，因此光是电磁场的一种，光学是电磁学的一个分支，麦克斯韦的观点是正确的。引力红移的本质在于是引力场强的地方时钟运动慢， 在引力场中观察光子的频率减小，与光子是否具有引力质量无关。在阿贝尔规范 场理论中，电磁场称为规范场，它的量子，即光子，成为规范粒子。带电粒子间 的相互作用是通过交换规范粒子来实现的。麦克斯韦方程描写了在物质场（通过 电流）的作用下电磁场的运动规律，而局域规范不变的狄拉克方程描写了在电磁 场作用下物质场的运动规律。两个方程在局域规范变换下都保持不变。利用阿贝 尔局域规范不变性，可以唯一地确定满足各种运动方程的带电粒子与电磁场的相 互作用形式。它的正确性已得到实验的检验。注意到规范粒子的质量项不满足局 域规范不变性，因此在严格规范不变的局域规范场理论中，规范粒子一定是零引 力质量，只具有电磁质量。根据新南威尔士大学天文学家约翰·韦伯收集到的有关 数据，一个距地球120亿光年的类星体发出的光，在到达地球的过程中从星云中 吸收了错误类型的光子，但是根据现代物理的理论，它是不可能吸收这种类型的 光子的。悉尼麦加里大学的理论物理学家戴维斯认为，造成这种现象的原因可能 有两个方面：电子的电荷发生了变化或者光速不恒定。笔者认为电子在到达地球 的过程中由于辐射了光子，中间电荷发生了变化，因此从星云中吸收了错误类型 的光子，进一步说明了光子具有电磁质量。 由于光子不具有引力质量，因此光子弛豫时间属性，它在绝对space-time中 静止，在相对弛豫时间中以光速运动。e-+e+→γ+γ,偶尔也会转化为三个光子，一 对几乎静止的正负电子，其总能量为2mc2。由于动量守恒的要求，两个光子必 定以相同的能量朝相反的方向辐射出来，因此每个光子的能量为mc2=0.51Mev。 其实它仅为电子的引力能量转化为电磁能量，正负电荷中和电磁质量空间量子形 式消失，它们激发的电场的空间结构相互抵消。根据引导关系，所有的基本粒子 都是至少由两个基本粒子复合而成的，而且它们之间的关系是可逆的，其中没有 目录 专用术语注释表……………………………………………………………………………………………………．１第一章绪论…………………………………………………………………………………………………………２１．１研究背景…………………………………………………………………………………………………．．２１．２磷光铱配合物的研究进展………………………………………………………………………………．．２１．２．１铱配合物的分类及合成方法………………………………………………………………………３ １．２．２铱配合物的光物理性质调节手段…………………………………………………………………４ １．３磷光金属配合物在化学传感中的应用研究……………………………………………………………一９１．４磷光金属配合物在细胞成像中的应用研究……………………………………………………………１２１．５含重金属配合物的共轭聚合物在电存储器件中的应用………………………………………………１３１．６本论文的设计理念及研究内容…………………………………………………………………………１５第二章利用抗衡离子调控铱配合物光物理性质的新策略……………………………………………………．１６２．１引言…………………………………………………………………………………………………………１６２．２实验部分…………………………………………………………………………………………………１７２．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．１７ ２．２．２配体的合成及表征………………………………………………………………………………．１８ ２．２．３配合物的合成及表征……………………………………………………………………………．１８ ２．２．４实验仪器…………………………………………………………………………………………．２０ ２．２．５配合物得晶体结构测定…………………………………………………………………………．２０ ２．２．６理论计算…………………………………………………………………………………………．２０２．３结果与讨论………………………………………………………………………………………………２１２．３．１合成和表征………………………………………………………………………………………．２１ ２．３．２配合物的晶体结构………………………………………………………………………………．２２ ２１３．３配合物的光谱性质………………………………………………………………………………．２３ ２．３．４光谱调节机理探讨………………………………………………………………………………．２５ ２．３．５光物理性质受氢键强度调控机理的提出………………………………………………………．２６２．４本章小结…………………………………………………………………………………………………２７第三章具有不同抗衡离子的铱配合物对外界刺激的响应性研究……………………………………………．２８３．１引言…………………………………………………………………………………………………………………………………………２８３．２实验部分…………………………………………………………………………………………………２９３．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．２９ ３．２．２配合物的合成及表征……………………………………………………………………………．２９ ３．２．３实验仪器…………………………………………………………………………………………．３０ ３．２．４红外光谱测试……………………………………………………………………………………．３０ ３．２．５理论计算…………………………………………………………………………………………．３０ ３１２．６ｘＲＤ粉末衍射实验………………………………………………………………………………３０３．３结果与讨论………………………………………………………………………………………………．３ｌ 。 ３．３．１研磨变色效应（压力和气体传感）……………………………………………………………．３ｌ ３．３．２电致磷光变色效应………………………………………………………………………………．３４ ３．３．３多重刺激性响应性机理…………………………………………………………………………．３６３．４本章小结…………………………………………………………………………………………………．３７第四章氟离子对铱配合物光物理性质的调控机理研究………………………………………………………．３８４．】引言…………………………………………………………………………………………………………………………………………３８４．２实验部分…………………………………………………………………………………………………３９４．２．１实验药品及试剂…………………………………………………………………………………．３９ ＶＴｌ 灯光的物理特性 研究灯光的物理特性，包括灯光的光谱、色温、亮度、强度、衰减等各个方面，是进行灯光工程建设的技术基础，也直接关系到灯光对环境的不同影响。实践表明，不同的灯光在空气中具有不同的穿透性。这实际上是因为不同的灯光具有不同的光谱波长，而短波长的光线有空气中的衰减比长波长的光线要大很多。此外，不同波长的光线对不同的昆虫还具有不同的影响。可见，进行灯光的物理特性研究，具有重要的现实意义。 1、灯光的人体工学 灯光的人体工学研究主要包括灯光对人的生理和心理的影响。这项研究是灯光工程实现“以人为本”的医学和技术基础。众所周知，不同的人对于不同强度、不同颜色的灯光会产生不同的生量和心理反应。灯光的人体工学研究，能够根据不同的场合和不同的需要安排合理的的灯具。采用主观评测和生理指标（心率、血压、激素水平等）检测相结合的方法，为灯光与人的生理和心理的研究打下坚实的基础。 2、灯光的美学 美好的氛围由光而来，无论是皓夜当空的夜晚，还是紧张、繁忙的白天，各种造型的花灯在大自然环境映照下，展示出一幅繁荣昌盛的景象。灯光由许多抽象的射线组成，因而灯光具有天然的表现抽象派作品的天赋。目前，随着LED照度技术的迅猛发展，灯光的表现能力也得到了极大的丰富。灯光不仅能够表现抽象线条所组成的图案，而且还能够表现各种丰富多彩的人物和自然景观。研究灯光的美学表现手法，探索各种不同的光源对于不同环境和景物的照明艺术效果，对于科学合理地使用灯光，完美地把灯光和艺术结合起来，具有重要价值。 3、灯光的社区功能 灯光是自然环境的一种特殊物质，它以光感和色感作用于城市的物质环境。科学合理的景观照明规划设计可对城市夜环境起到重塑、装饰和美化的作用。由于灯光似乎并不像其他物质占有固定的空间，人们对其物质属性及其正面作用和负面影响的认识自然需要一个过程。城市发展社区化和社区功能细化是城市发展的趋势。不同的社区功能要求不同的灯光配置。商业街区要求灯光热烈、活泼、富丽堂皇，而住宅区则要求宁静、安详。研究不同社区功能灯光设置原则和方法，对于繁荣城市经济，提升城市文明程度、丰富居民的生活具有十分得要的作用。 4、灯光的节能 在灯光工程的建设中，灯光效果与经济永远是一对矛盾。为了减少灯光工程的运行成本，节约能源，采用高效光源和节能灯具以及节能运行方式是节省经费的重要方式。 同时，在采用节能措施时，必须考虑各方面的因素。比如光衰等。研究开发新型的高效光源和节能灯具是灯光环境工程的重点课题。 灯光工程节能是一项推动照明技术全面发展和进步的系统工程，其意义重大而深远。在新的世纪里要以节约能源、保护环境、促进健康为宗旨，积极推广绿色照明，大力功强照明节约用电，切实提高照明能效，建立优质高效、经济舒适、安全可靠、生态环保的城市灯光环境，促进照明健康发展，努力改善城市城市人居环境。只有这样，城市景观照明才能达到高效、节能、环保、健康的目标，才能尽快实现节能型的城市灯光工程体系，以适应和服务于我国的社会进步和现代化进程。 5、光污染控制 随着城市建设的不断发展，城市灯光照明所带来的光污染问题也日益受到人们的重视。所谓光污染，就是不合理的光照明对人和环境所产生的不良影响。对光污染产生的条件、表现形式、控制方法进行系统研究，是合理建设灯光工程的强有力的技术保障， 光的性质 一.光的干涉 1、1801年，英国物理学家________成功地观察到了光的干涉现象。杨氏实验证明，光的确是________。 2、光的干涉现象： 3、双缝干涉实验：让一束________光投射到一个有两条狭缝的挡板上，狭缝相距很近，这时在挡板后面的屏上就可以观察到________的条纹。 4、当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时(即恰好等于波长的________时)，两列光在这点相互________，这里出现亮条纹；当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的________时，两列光在这点相互________，这里出现暗条纹。 5、两束光相遇时要产生稳定干涉的条件是两束光的____________ 6、决定条纹间距的条件：__________________________________ 二．光的衍射色散 衍射 1.光在遇到障碍物时，能够绕过障碍物而照射到阴影区域的现象叫做____________. 2.障碍物、小孔和狭缝的尺寸与光的光的波长____________，或者比光的波长___________时，光才能产生明显的衍射现象.通常情况下，光的波长很小，而一般障碍物的尺寸__________光的波长，故观察不到明显的衍射现象，可以近似认为光是沿直线传播的. 色散 1、光的颜色由光的决定 2、白光的组成： 3、光的色散： 三．光的偏振 1.自然光：____________________________________________ 2.偏振光：____________________________________________ 四.电磁波与相对论 1.克斯韦电磁场理论 变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。 2．电磁波 (1)电磁场在空间由近及远的传播，形成电磁波。 (2)电磁波的传播不需要介质，可在真空中传播，在真空中不同频率的电磁波传播速度相同(都等于光速)。 (3)不同频率的电磁波，在同一介质中传播，其速度是不同的，频率越高，波速越小。 (4)v＝λf，f是电磁波的频率。 3．电磁波的发射 (1)发射条件：开放电路和高频振荡信号，所以要对传输信号进行调制(调幅或调频)。 (2)调制方式 ①调幅：使高频电磁波的振幅随信号的强弱而变。 ②调频：使高频电磁波的频率随信号的强弱而变。 4．无线电波的接收 (1)当接收电路的固有频率跟接收到的无线电波的频率相等时，激起的振荡电流最强，这就光的基本知识
光的六大基本要素
光的基本性质
光的物理性质
磷光过渡金属配合物的光物理性质调控与应用研究
灯光的物理特性
光的性质
相关主题
文本预览