光学性能及腐蚀性能教程.ppt

4-5 材料的光学性能(optical properties);4、固体材料的光学性质，取决于电磁辐射与材料表 面、近表面以及材料内部的电子、原子、缺陷之间 的相互作用;4-5-2 吸收、反射和透射光照射到某种材料上时，将产生光的反射与折射、光的吸收与透射。;1、光的吸收( photon absorption) （1）光吸收的一般规律朗伯特定律 I＝I0e－αx ;（2）光吸收与光波长radiation absorption and wave length 在电磁波谱的可见光区：金属和半导体的吸收系数很大（价电子处于未满带） 电介质材料吸收系数小（价电子所处能带是填满的） 在紫外吸收端：禁带宽度大的材料，紫外吸收端的波长较小 在红外区：离子的弹性振动与光子辐射发生谐振消耗能量所致 紫外吸收端相应的波长可 根据材料的禁带宽度Eg求得：;2、光的反射(reflection) 镜反射、漫反射 折射;3、光的透射(transmission) 透射率：T＝（1－R）2 e－αl 上式适用的条件是，材料的正面和背面要处于同一介质中。 透射、反射、吸收这三部分光线的强度之和当然等于入射线强度，即： I0 = IT + IR + IA, 因此， 透射率T (transmissivity)、反射率R (reflectivity)、吸收率A (absorptivity) 三者之和为1 ;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。结果是光线射进金属表明不深即被完全吸收，只有非常薄的金属膜才显得有些透明。 （2）金属的反射是由吸收再反射综合造成的 电子一旦被激发后，又会衰减到较低的能级，从而在金属表明发生光线的再反射。 反射过程的效率与入射线的频率有关，金属在白色光线下所表现的颜色，就是来源于反射率的频率依赖性。 银 铜和金 分别显示出不同的颜色，请看课本p386～387 镍、铁、钨;6、无机非金属材料的光学性质;7、高分子材料的光学性质 聚合物多数无色,包括高透明(transparent)到不透明。透明度的损失起源于材料内部折射指数不均匀性产生的光??射 散射程度强烈地取决于折射指数的变化和不均匀的程度 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，散射光线就不太有效了 ;4-5-5 发光 luminescence 发光：材料吸收外界能量后，其中部分能量以频率在可见光范围向外发射，这称为发光。 荧光(fluorescence)：延迟发射 10-8 s 磷光(phosphorescence)：延迟发射 10-8 s;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;;4-5 耐腐蚀性(anti-corrosion);4-5-1物理腐蚀 physical deterioration 环境介质作用，以物理变化发生破坏的腐蚀 高分子材料为主 类型： 溶胀和溶解 应力开裂 渗透破坏 ;1、高分子材料的耐溶剂性 溶剂分子渗入材料内部 破坏大分子间的次价键 与大分子发生溶剂化作用 （1）溶解性 溶解度参数 ?=（CED）1/2 内聚能密度 ?Gm=?Hm - T?Sm ?Gm0时，溶解过程才能进行;(2)渗透性(permeability)与渗透破坏 渗透----液体分子或气体分子可从聚合物膜高浓度侧扩散到较低浓度一侧的现象 q = -D (dc/dx)·A·t 稳态时，渗透率（ 液体） J = q / A·t = D / L（c1-c2） （c1c2） A、t、D分