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第四章 材料的光学性能-材料的发光(beifu)

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第四章材料的光学性能材料物理-PPT精品文档

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光参量
光具有波粒二象性，既有波动性，又有粒子性。
照片底片感光、眼睛的视觉作用等都是由光波电场引起，所以用图形表示 光波时，通常略去磁场不画，只画电场。
Einsten光电效应方程：
h E h c
频率（）：每秒钟电场完成振动周期的次数（Hz）。
波长（ ）：两相邻波峰或波谷间的距离，亦即在周期性波动的传播方向上具有相同
第四章 材料的光学性能
※§4.1 光通过介质的现象 ※§4.2 无机材料的透光性
§4.3 界面反射与光泽
§4.4 不透明性和半透明性 §4.5 其它光学性能的应用 基础 光 学 性 能 的 应 用
引言
取之不尽的能源
信息载体
生命之源
光学材料分类
透光材料 光纤材料（导光材料）
发光材料
激光材料 光电材料 光信息材料 非线性光学材料 光调制材料（电光、磁光、声光材料） ……
nD，nF，nC分别为以钠的D谱线、氢的F谱线和C谱线（5893Å， 4861Å， 6563Å）为光源，测得的折射率
描述光学玻璃的色散还用平均色散（nF-nC）
3. 讨论
由于光学玻璃一般都或多或少具有色散现象，因而 使用这种材料制成的单片透镜，成像不够清晰，
在自然光的透过下，在像的 周围环绕一圈色带，克服的 办法是用不同牌号的光学玻 璃，分别磨成凸、凹透镜组 成复合镜头，可消除色差， 这种镜头就是消色差镜头。

Fresnel推导：
A' W W A
'
2
' 2 2 W 1 sin ( i r ) tg ( i r ) 2 2 W 2 sin ( i r ) tg ( i r )

第四章 材料的光学性能

第四章 材料的光学性能
1/2.
（2）
由于电子极化影响介电常数，而光在介质中传播的速 度与介电常数ε 有关,所以电子极化对光学性能有很大影 响。
光具有波动和微粒二重性，当考虑光与电子之间的能 量转换时，把光当成粒子来看待，称为光子。光子是 最早发现的构成物质的基本粒子之一。光子所具有的 能量不是连续的，而是与其频率v 有关。 当电子与光子间发生能量转换时，或是吸收一个光子 的能量，或是发射出一个光子，而不能只交换一部分 光子的能量； 对于电子来说，从光子处吸收的能量或给光子的能量 也不是任意的，而是要刚好等于材料中电子可能存在 的能级的能量差。正是由于它们彼此间能量交换的这 种“苛刻”条件，所以不同的材料具有完全不同的光 学性能。
磷光材料一般由二部分组成：基体和激活剂。 磷光材料一般由二部分组成：基体和激活剂。基 体常是金属硫化物， CaS,BaS,ZnS,CdS等 体常是金属硫化物，如CaS,BaS,ZnS,CdS等; 激活剂 主要是金属,根据不同的基体, 激活剂有所不同( 主要是金属,根据不同的基体, 激活剂有所不同(表317) 发光激发源也可以有多种，如电子激发、 17)。发光激发源也可以有多种，如电子激发、紫外 线激发、 射线激发和红外激发。 线激发、X射线激发和红外激发。发光的颜色也可以 选择。 选择。另外对于磷光材料使用上还要考虑其与附着材 料的结合强度及适当的余辉时间。 料的结合强度及适当的余辉时间。余辉时间指的是发 光后其强度降到原强度的1/10所需时间, 1/10所需时间 光后其强度降到原强度的1/10所需时间,在雷达上就 要求使用长余辉材料。 要求使用长余辉材料。 在此特别要指出的是许多材料加热到高温后也能 发光， 发光，这是由于电子被热激发到较高能级后回到正常 能级发射光子，这种现象称之为热辐射 热辐射。 能级发射光子，这种现象称之为热辐射。热辐射材料 的颜色随温度变化， 的颜色随温度变化，这也就是炼钢工人根据钢水颜色 估计钢水温度的原理所在。 估计钢水温度的原理所在。

材料光学性能unit4-浙江大学材料物理性能笔记

材料光学性能unit4-浙江大学材料物理性能笔记

材料光学性能unit4-浙江大学材料物理性能笔记4.1.基本概论1）光介质材料能使光产生折射、反射或透射效应，以改变光线的方向、强度和位相，使光线按预定要求在材料中传播，简之，光介质材料就是传输光线的材料光功能材料：在电、声、磁、热、压力等外场作用下，材料的光学性能会发生变化，或者在光的作用下其结构和性能会发生变化，如发光材料、激光材料、光导材料、磁光材料、非线性光学材料等光波是一种波长很短的电磁波，由电场分量和磁场分量组成，两个分量彼此互相垂直并都垂直于波的传播方向波动学说：c=1/00με 0ε=8.85x1012-F/m 0μ=4πx107-H/m微粒学说：E=hv2）光和固体的相互作用0 =?T +? A +? R 光辐射能流率（单位为W/m2）：表示单位时间内通过单位面积的能量τ+ α+ρ = 1 τ为透射率（?T/ ?0）；α为吸收率（?A/ ?0）；ρ为反射率（?R/ ?0）3）光和原子、电子的相互作用固体材料中出现的光学现象是电磁辐射与固体材料中原子、离子或电子之间相互作用的结果。

其中最重要的两种作用是电子极化和电子跃迁电子极化：随着电场分量方向的改变，诱导电子云和原子核的电荷中心发生相对位移电子跃迁：电磁波的吸收和发射包含电子从一种能态跃迁到另一种能态的过程4）金属对可见光是不透明的：肉眼看到的金属颜色不是由吸收光的波长决定的，而是由反射光的波长决定的。

非金属材料对于可见光可能是透明的，也可能不透明。

折射：n= c/υ v=1/με n=1/00με大多数材料是非磁性的或磁性很弱r μ=1 n= r ε 透明介质的折射率是和材料的相对介电常数有关。

光和介质的相互作用主要就是介质中的电子在光波电场作用下作强迫振动。

绝缘体：σ->0 n->ε2/1r α->0 材料是透明的。

半导体：α=(1/ε2/1r )[σ/2w 0ε] 存在吸收，不透明。

金属材料：α= [σ/2w 0ε]，对光有强烈的吸收，不透明，反射比接近1，，光主要被表面反射，产生金属光泽。

第四章 材料的光学性能

第四章 材料的光学性能
3. 单色性好
光的颜色取决于光的波长，通常把亮度为最大亮度一半的 两个波长间的宽度定义为这条光谱线的宽度，谱线宽度越小， 光的单色性越好。 可见光部分的颜色有七色，每种颜色的谱线宽度为 40-50nm ， 激光的单色性远远好于普通光源，如氦-氖激光器输出的红色激 光谱线宽度只有10-8nm。 激光良好的单色性使激光在测量上优势极为明显。
4.2.3材料的透射及影响因素
一、金属的光透过性质
第四章 材料的光学性能
第二节 光与固体介质的相互作用
二、非金属材料的光透过性质
1、介质吸收光的一般规律非金属材料对可见光的吸收有三种机理：
1) 电子极化，但只有光的频率与电子极化时间的倒数处于 同一数量级时，由此引起的吸收才变得比较重要；
2) 电子受激吸收光子而越过禁带；
第四章 材料的光学性能
光的本性
光与固体介质的相互作用
材料的光发射
第四章 材料的光学性能
第一节 光的本质
对光本质的认识：
牛顿 惠更斯 麦克斯韦 普朗克 光是粒子流 光是一种波 光是一种电磁波 光量子假说
爱因斯坦
波粒二象性
第四章 材料的光学性能
第一节 光的本质
4.1.1 光是电磁波
光是一种电磁波，它是电磁场周期性振动的传播所形成的。
(1)电子极化 电磁辐射的电场分量，在可见光频率范围 内．电场分量与传播过程中的每个原子都发生作用，引起 电子极化，即造成电子云和原子核电荷重心发生相对位移。 折射 (2)电子能态转变 光子被吸收和发射，都可能涉及到固体 材料中电子能态的转变。
第四章 材料的光学性能
第二节 光与固体介质的相互作用
孤立原子吸收光子后电子态转变 示意图
第四章 材料的光学性能

材料的光学性能

材料的光学性能
• Any light rays traveling at oblique angles to the fiber axisare reflected back into the core.
• Internal reflection is accomplished by varying the index of refraction of the core and cladding glass materials.
激光(laser)------材料发光性能的重要应用
必要条件 维持连续不断的受激辐射， 粒子数反转：高能级的原子数大于低能级的原子数
平衡态时各 能级的粒子数 n1>n2>n3
波长为5500 埃的黄绿光照 射 后 n2>n1
Al2O3 + Cr
红宝石激光器中的Cr的能级
FIGURE 19.12
4-5-6 光敏性（物理）(photo sensitivity)
聚合物透明带色，选择性吸收 结晶聚合物通常是半透明(translucent)或不透明 (opaque)的
增加聚合物材料透明性的方法
加速成核或由熔体急剧冷却——减少球晶大小；
拉伸——球晶转变为取向微丝
4-5-3 旋光性及非线性光学性(nonlinear optical
performance)
1、旋光性
Solution
5、金属材料的光学性质 （1）各种入射辐射被吸收
金属导带中已填充的能级上方有许多空的电子能态—— 频率分布范围很宽的各种入射辐射都可以激发电子到能量较
高的未填充态从而被吸收； （2）金属的反射，是由吸收再反射综合造成的
反射率具有频率依赖性
对于红外辐射则透明
6、无机非金属材料的光学性质

材料的光学性能

材料的光学性能

石英等透明材料在红外区的反常色散
当光束通过平整光滑的表面入射到各向同性介质中去时,它将按照折射定律沿某一方向折射,这是常见的折射现象。研究发现,当光束通过各向异性介质表面时,折射光会分成两束沿着不同的方向传播,见图,这种由一束入射光折射后分成两束的现象称为双折射。许多晶体具有双折射性质,但也有些晶体(例如岩盐)不发生双折射。双折射的两束光中有一束光的偏折方向符合折射定律, 所以称为寻常光(或O光)。另一束光的折射方向不符合折射定律,被称为非常光(或e光)。一般地说,非常光的折射线不在入射面内,并且折射角以及入射面与折射面之间的夹角不但和原来光束的入射角有关,还和晶体的方向有关。
晶体结构的各向异性不仅能产生折射率的各向异性(双折射),而且能产生吸收率的各向异性(称为“二向色性”)。电气石是在可见光区域有明显二向色性的晶体。一块厚度为1mm的这种晶体,几乎可以完全吸收寻常光,而让非常光通过。它对非常光也有一些选择吸收,使得白光透射后呈黄绿色。具有明显二向色性的材料也可以用来制造偏振元件,即二向色性偏振片。
吸收光谱 研究物质的吸收特性发现,任何物质都只对特定的波长范围表现为透明的,而对另一些波长范围则不透明。例如石英在整个可见光波段都很透明,且吸收系数几乎不变,这种现象称为“一般吸收”。但是,在 的红外线区,石英表现为强烈吸收,且吸收率随波长剧烈变化,这种现象称为“选择吸收”。任何物质都有这两种形式的吸收,只是出现的波长范围不同而已。
(1)正常色散 我们已经了解光在介质中的传播速度低于真空中的光速,其关系为y=c/n,据此可以解释光在通过不同介质界面时发生的折射现象。若将一束白光斜射到两种均匀介质的分界面上,就可以看到折射光束分散成按红、橙、黄、绿、青、蓝、紫的顺序排列而成的彩色光带,这是在介质中不同波长的光有不同的速度的直接结果。所以,介质中光速或折射率随波长改变的现象称为色散现象。研究色散最方便的实验可以通过棱镜来进行。测量不同波长的光线经棱镜折射的偏转角,就可以得到折射率随波长变化的曲线。下图给出了几种常用光学材料的色散曲线,分析这些曲线可以得出如下的规律。 (a)对于同一材料而言,波长愈短则折射率愈大; (b)折射率随波长的变化率dn/dλ称为“色散率”。波长愈短色散率愈大(一般不考虑负号); (c) 不同材料,对同一波长,折射率大者色散率dn/dλ也大; (d)不同材料的色散曲间线没有简单的数量关系。 由于人们早期对色散现象的研究都是在可见光波段为透明的光学材料上进行的,结果都符合上述规律,故称之为“正常色散”。这里“正常”二字是相对于后来发现的一些“反常”现象而言的。

无机材料的光学性能


• 护套：尼龙或有机材料，增加 强度，保护光纤。
光纤结构示意图
第四章 无机材料的光学性能
上海东方明珠
发光二极管 产生多种颜 色的光线， 通过光导纤 维传导到东 方明珠球体 的表面。在 计算机控制 下，可产生 动态图案。 第四章 无机材料的光学性能
四、吸收
光透过介质时，会引起电子跃迁或者原子的振动，从而 引起能量的损失，这种现象叫做光的吸收。
第四章 无机材料的光学性能
如果光从介质1传入介质2，这两种材料的折射率关系如下：
sin i1 n2 v1 n21 sin i2 n1 v2
其中：i1和i2分别为入射角和折射角
n21为介质2相对于介质1的折射率
材料的折射率反映了光在该材料中传播速度的快慢。 光密介质：在折射率大的介质中，光的传播速度慢； 光疏介质：在折射率小的介质中，光的传播速度快
陶瓷表面的漫反射造成了光大量的损失，从而不透明。
第四章 无机材料的光学性能
知识拓展：光的全反射
当入射角大于 θc时，入射光全部在介质1中反 射，不会发生折射，光线能量全部在介质1中。这 种现象称为全反射。θc 称为全反射的临界角。 第四章 无机材料的光学性能
光的全反射
根据折射定律：
Sin θc＝n2 / n1
第四章 无机材料的光学性能
光的基本性质 光和固体的相互作用 光学性能概述 光通过介质的现象 无机材料的透光性 界面反射和光泽 不透明性和半透明性 无机材料的颜色
第四章 无机材料的光学性能
光的基本性质
光 的 现 象 光 的 微 粒 说 光 的 波 动 说 光 的 电 磁 说 光 的 波 粒 二 象 性
第四章 无机材料的光学性能
光学玻璃 第四章 无机材料的光学性能

材料的光学性能201401218ppt课件

电磁波的分量之一是迅速变化的电场分量；
在可见光范围内，电场分量与传播过程中遇到的 每一个原子都发生相互作用引起电子极化，即造 成电子云与原子核的电荷中心发生相对位移；
所以，当光通过介质时，一部分能量被吸收，同 时光速减小，后者导致折射。
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18
电子能态转变
电磁波的吸收和发射包含电子从一种能态转变到另一 种能态的过程；
光吸收
J(x)=J0(1-R)e-ax R 为反射系数，a为吸收系数
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21
光的吸收与光电转换
本征吸收 固体中电子的能带结构， 绝缘体和半导体的能带结构如图所示。导 带和价带之间存在一定宽度的能隙（禁 带），在能隙中不能存在电子的能级。这 样，在固体受到光辐射时，如果辐射光子 的能量不足以使电子由价带跃迁至导带， 那么晶体就不会激发，也不会发生对光的 吸收。
白炽灯丝 2000℃
要靠辐射有效地产生 可见光，物体的温度 必须足够高！
热辐射决定于物体 的温度，是一种普 遍存在的现象。
光与热相伴而行 29
Four stages in development of lighting applications
Fire
CandlesandLam ps
BulbsandTubes Sem iconductors
Al2O3 单晶
红宝石（Cr）
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蓝宝石（Ti、Te）
25
思考：
红宝石为什么是红色？ 铜为什么呈红色？铜离子呈蓝色？ 铁是银白色？ 为什么用铜做镜子？
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26
思考题
太阳能电池的工作原理？
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27
材料的发光性能
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第四章-材料的光学性能-材料的发光

4.4 材料的发光
4.4.1 发光和热辐射
发光是辐射能量以可见光的形式出现，激发电子从价
带进入导带，返回时便放出光子，这种发光形式成为冷光 1、荧光和磷光
荧光：电子直接跃迁，寿命10－8s
hc Eg
另一种发光模式为磷光，是主要研究对象
磷光：电子间接跃迁 激发后发光强度会逐渐降低，满足
hc
Eg Ed
激光工作原理：以红宝石激光器为例
红宝石激光器工作物质： A2lO3Cr3 三能级激光器
氙灯照射（泵浦光源）
Cr 3 被激发，实现粒子数反转 （电子大部分都堆积在亚能态）
•直接返回低能级（很少） •衰变为亚稳态，然后返回基态
产生一个光子之后，诱发 其他电子受激回到基态， 一个变俩，俩变四个
受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发 光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、 偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子， 就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大 这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。
激光器把自然光转变为激光
激光和普通光源
激光手术
激光应用
望远镜定位目标
激光笔 激 光 炮 摧 毁 导 弹
在真空中，我们是看不到激光的，我们看到 的这些柱状的激光，主要是由于激光在介质中的 散射造成的。因此，激光的应用受到自然条件的 限制非常严重，例如陆基激光武器，在雨雪天气 其威力的发挥将受到较大限制。
太阳是我们最大的热辐射光源
烧红的石头
白炽灯泡（发光效率低，已经逐渐被淘汰） 4.4.2 激光
激光（Laser），是受激辐射放大（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的首字母，又译作 镭射、雷射，最早由爱因斯坦提出。
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力学、化学、 4) 力学、化学、物理性质要适合 5) 热导率要高 2、分类 1) 玻璃 2) 晶体 3) 红外透明陶瓷和金刚石
红外探测材料（相当于视网膜） 4.5.2 红外探测材料（相当于视网膜）
1、基本原理
本章关键词：光和固体的相互作用
1) 无选择相互作用：热释电、超导、光声 无选择相互作用：热释电、超导、 选择性作用：外光电、内光电、光生伏打、 2) 选择性作用：外光电、内光电、光生伏打、光磁效 应 外光电效应和内光电效应： 外光电效应和内光电效应： 通常所说的光电效应是指外光 电效应， 电效应，即物体在光的照射下 光电子飞到物体外部的现象。 光电子飞到物体外部的现象。 另一种光电效应叫内光电效应， 另一种光电效应叫内光电效应， 它是物体在光的照射下， 它是物体在光的照射下，内部 原子中的一部分束缚电子变为 自由电子， 自由电子，这些电子仍留在物 体内部，使物体的导电性加强。 体内部，使物体的导电性加强。
激光工作原理： 激光工作原理：以红宝石激光器为例
红宝石激光器工作物质： Al 2O3 + Cr 红宝石激光器工作物质： 氙灯照射（泵浦光源） 氙灯照射（泵浦光源）
3+
三能级激光器
被激发， Cr 3+ 被激发，实现粒子数反转 （电子大部分都堆积在亚能态） 电子大部分都堆积在亚能态） 产生一个光子之后，诱发 产生一个光子之后， 其他电子受激回到基态， 其他电子受激回到基态， 一个变俩， 一个变俩，俩变四个
I t ln( ) = − τ I0
最初人们很难区分荧光和磷光，1658年Cellini最早 最初人们很难区分荧光和磷光，1658年Cellini最早 记录到磷光现象
本章关键词：光和固体的相互作用
磷光体： 磷光体：激发停止后一段时间内能发光的复杂晶体无机物质 实用磷光 体特征： 体特征： 高效 希望的反光颜色 适当的余辉时间 与集体的结合力强 激发源 紫外光 电子 X射线
2、光子型探测材料碲镉汞（MCT） 光子型探测材料碲镉汞（MCT） 仅次于Si、GaAs之后最重要的半导体材料 仅次于Si、GaAs之后最重要的半导体材料 Si
Hg0.795Cd 0.205Te 71K带隙为 在71K带隙为 0.10eV，波长极限为12.4 12.4微米 0.10eV，波长极限为12.4微米
激光和普通光源
激光手术
激光应用
望远镜定位目标
激光笔 激 光 炮 摧 毁 导 弹
在真空中，我们是看不到激光的， 在真空中，我们是看不到激光的，我们看到 的这些柱状的激光， 的这些柱状的激光，主要是由于激光在介质中的 散射造成的。因此， 散射造成的。因此，激光的应用受到自然条件的 限制非常严重，例如陆基激光武器， 限制非常严重，例如陆基激光武器，在雨雪天气 其威力的发挥将受到较大限制。 其威力的发挥将受到较大限制。
属于直接带隙半导体， 属于直接带隙半导体，而且其 带隙随成分呈线性变化
Eg = f ( x)
X为汞的摩尔分数 1. MCT带隙随成分呈线性变化 MCT带隙随成分呈线性变化 2. 电子迁移率高 3. 膨胀系数与硅相近
PN结光电激发 PN结光电激发
缺点：技术复杂，成分难控制，低温工作， 缺点：技术复杂，成分难控制，低温工作，纯度要求极高
4.4 材料的发光
4.4.1 发光和热辐射 发光是辐射能量以可见光的形式出现， 发光是辐射能量以可见光的形式出现，激发电子从价 带进入导带，返回时便放出光子，这种发光形式成为冷光 带进入导带，返回时便放出光子，这种发光形式成为冷光 1、荧光和磷光 hc λ= 荧光：电子直接跃迁，寿命10 荧光：电子直接跃迁，寿命10－8s Eg 另一种发光模式为磷光，是主要研究对象 另一种发光模式为磷光， 磷光：电子间接跃迁 磷光： hc λ= E g − Ed 激发后发光强度会逐渐降低， 激发后发光强度会逐渐降低，满足
•直接返回低能级（很少） 直接返回低能级（很少） 直接返回低能级 •衰变为亚稳态，然后返回基态 衰变为亚稳态， 衰变为亚稳态
受激辐射的光子有显著的特点，就是原子可发出与诱发 受激辐射的光子有显著的特点， 光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、 光子全同的光子，不仅频率（能量）相同，而且发射方向、 偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子， 偏振方向以及光波的相位都完全一样。于是，入射一个光子， 就会出射两个完全相同的光子。 就会出射两个完全相同的光子。这意味着原来光信号被放大 这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。 这种在受激过程中产生并被放大的光，就是激光。 激光器把自然光转变为激光 激光器把自然光转变为激光 自然光转变为
2、热辐射
物质被加热到较高温度，电子受热激发到高能级， 物质被加热到较高温度，电子受热激发到高能级， 然后跃迁到低能级而发光 发光与温度有关，强度分布决定于温度， 发光与温度有关，强度分布决定于温度，辐射为连续谱 太阳是我们最大的热辐射光源 烧红的石头 白炽灯泡（发光效率低，已经逐渐被淘汰） 白炽灯泡（发光效率低，已经逐渐被淘汰） 4.4.2 激光 激光（Laser），是受激辐射放大（Light Amplification 激光（Laser），是受激辐射放大（ ）， 放大 Radiation）的首字母， by Stimulated Emission of Radiation）的首字母，又译作 镭射、雷射，最早由爱因斯坦提出。 镭射、雷射，最早由爱因斯坦提出。 它指通过受激辐射放大和必要的反馈，产生准直、单色、 它指通过受激辐射放大和必要的反馈，产生准直、单色、 受激辐射放大和必要的反馈 相干的光束的过程及仪器，激光本质上还是电磁波， 相干的光束的过程及仪器，激光本质上还是电磁波，与普通光 源没有不同。 源没有不同。
4.5无机材料的光学性能 4.5无机材料的光学性能
4.5.1 红外术的起源与应用 1、简介
本章关键词：光和固体的相互作用
1800年 W.赫胥尔发现红外光谱（人眼不可见） 1800年，W.赫胥尔发现红外光谱（人眼不可见） 赫胥尔发现红外光谱 0K以上物体均发射特征电磁辐射， 称红外线（0.7μm－ 0K以上物体均发射特征电磁辐射， 称红外线（0.7μ 以上物体均发射特征电磁辐射 20μ 20μm ） 应用：辐射测量赫光谱测量（非接触测温） 应用：辐射测量赫光谱测量（非接触测温） 对能量辐射跟踪： 对能量辐射跟踪：导航 红外成像 通信和遥控
激光器分类
• 固体：激活离子密度大，振荡频带宽，产生频谱窄 固体：激活离子密度大，振荡频带宽， 单色性好） （单色性好） • 液体 • 气体
Nd 3+ 离子激光器，为四能级激光器 离子激光器，
1、槛值低 是最强大的商用激光器
2、高效、长辐射受命 高效、 基体为SiO2，GeO2等，其中搀杂各种离子，称为掺杂型 基体为SiO 其中搀杂各种离子，
磷光体组成：基体＋激活体 磷光体组成：基体＋ 1. 黑白电视荧光剂（阴极射线管激发源是电子，发光无颜色） 黑白电视荧光剂（阴极射线管激发源是电子，发光无颜色） 荧光灯： 惰性气体》单色紫外辐射》激发荧光剂（ 2. 荧光灯：汞＋惰性气体》单色紫外辐射》激发荧光剂（卤代 磷酸钙）发光 磷酸钙） 阴极射线管(激发源电子能量非常高) 3. 阴极射线管(激发源电子能量非常高) 雷达扫描显示器（ Mn，黄绿色光） 4. 雷达扫描显示器（Zn2SO4＋Mn，黄绿色光） 长余辉磷光体（夜间路标） 5. 长余辉磷光体（夜间路标）
激光类型
• 掺杂型：掺杂杂质离子，电子跃迁产生激光 掺杂型：掺杂杂质离子， • 自激活（非掺杂型，掺杂型不宜浓度过高，否则猝灭 自激活（非掺杂型，掺杂型不宜浓度过高， 适于高效、小型化） ，适于高效、小型化） • 色心激光晶体：底层能级为声子能级 色心激光晶体：
半导体激光器 半导体是重要的的固体激光器，优点是体积小、 半导体是重要的的固体激光器，优点是体积小、效率 运行简单、便宜， 高、运行简单、便宜，缺点是单色性差 工作原理：三明治结构PNP 工作原理：三明治结构PNP 结构 应用直接带隙半导体（如 应用直接带隙半导体（ GaAs） GaAs）电子从导带底部可以直接 跃迁到价带顶部。Ge、Si等间接 跃迁到价带顶部。Ge、Si等间接 带隙半导体不适合做激光器 半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注人式、 半导体激光器的激励方式主要有三种，即电注人式、光 泵式和高能电子束激励式. 泵式和高能电子束激励式. 绝大多数半导体激光器的激励方 式是电注人 即给Pn 结加正向电压， 电注人， 式是电注人，即给Pn 结加正向电压，以使在结平面区域产 生受激发射，也就是说是个正向偏置的二极管， 生受激发射，也就是说是个正向偏置的二极管，因此半导体 激光器又称为半导体激光二极管. 激光器又称为半导体激光二极管.
典 型 的 红 外 照 片
遥控
最好的可见光控制系统－眼睛
控制光子比控制电 子要困难许多， 子要困难许多，眼睛是控 制可见光成像的最好系统。 制可见光成像的最好系统。 而控制红外光比控制可见 光要困难， 光要困难，那么我们应用 红外光学性能就仿照眼睛 的结构， 的结构，发展材料工程来 适合红外光的“ 制造适合红外光的 制造适合红外光的“晶状 视网膜” 体”和“视网膜”
热探测器材料
1、工作原理 热释电晶体， 热释电晶体，由于热膨胀而产生束缚电 其内部束缚电荷和外部自由电荷中和。 荷，其内部束缚电荷和外部自由电荷中和。辐 射加热作用使材料自发极化强度变化， 射加热作用使材料自发极化强度变化，可测得 电压讯号。 电压讯号。
2、应用 热释电系数大 优值较大
p Fv = c' ε
红外光学仪器的晶状体： 红外光学仪器的晶状体：红外透过材料 红外光学仪器的视网膜： 红外光学仪器的视网膜：红外探测材料
红外透过材料（晶状体） 4.5.2 红外透过材料（晶状体） 1、基本要求 1) 透过率高 折射率低（为减少反射） 2) 折射率低（为减少反射） 3) 自发辐射要小
KBr较好，只是易溶于水 KBr较好， 较好