如果光从材料1.PPT

第四章 材料的光学性能 影响 n 值的因素有： 1．构成材料元素的离子半径 马克斯威尔电磁波理论认为光在介质中的传播速度为： 设一块折射率为 的玻璃，光反射损失为 ,透过部分为 。如果透射光又从另一界面射入空气，即透过两个界面，此时透过部分为 如果连续透过x块平板玻璃，则透过部分为 二、介质对光的散射 光波遇到不均匀结构产生的次级波，与主波方向不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方向，从而引起散射。 对于相分布均匀的材料，由于散射而光强度减弱的规律与吸收规律具有相同的形式： 式中 I0为光的原始强度， I — 为光束通过厚度为x的试件后，由于散射在光前进方向上的剩余强度， S —散射系数，与散射质点的大小、数量以及散射质点与基体的相对折射率等因素有关，见图4.6。其单位为 。 当光的波长约等于散射质点的直径时，出现散射的峰值。 如果将吸收定律与散射规律的式子统一起来，则: 从图4.6中可以看出，曲线由左右两条不同形状的曲线所组成，各自有着不同的规律。当 时，则随着d的增加，散射系数S也随之增大；当 时，则随着d的增加，s 反而减小，当 时，s 达最大值。 对于散射，可以认为散射系数正比于散射质点的投影面积： 式中： N—单位体积内的散射质点数； R —散射质点的平均半径； K—散射因素，取决于基体与质点的相对折射率。 设散射质点体积 ，则 故 由上式可知， 时，R越小，V越大，则S愈大，这符合实验规律。当 时，此时散射系数。 总之，不管在上述哪种情况下，散射质点的折射率与基体的折射率相差越大，将产生越严重的散射。 三、材料的透光性 光通过厚度为x的透明陶瓷片时，各种光能的损失见图4.7所示。强度为I0的光束垂直地入射到陶瓷左表面，由于陶瓷片与左侧介质之间存在相对折射 ，因而在表面上有反射损失①: L①= 透进材料中的光强度为: 这一部分光能穿过厚度为x的材料后，又消耗于吸收损失②和散射损失③。到达材料后表面时，光强度剩下 。 再经过表面，一部分光能反射进材料内部，其数量为 L④= 另一部分传至右侧空间，其光强度为 显然 才是真正的透光率。 影响材料透过率的因素有： * * 第一节 光通过介质的现象 第二节 材料的透光性 第三节 界面反射和光泽 第四节 不透明性（乳浊）和半透明性 光和物质相互作用的基本理论 一、重要性 介质中的各种光学现象本质上是光和物质相互作用的结果。从经典电子模型出发，研究光和物质相互作用的微观过程，是讨论介质中光的折射、散射、吸收和色散等常见的线性光学现象的物理本质的基础 光波的辐射主要是原子最外层电子或弱束缚电子的加速运动产生的，因而原子的电偶极矩便是这种光辐射的主要波源。了解电偶极子辐射场的基本性质对经典理论处理光和物质相互作用的问题极为重要 二、交变电偶极子向空间发射电磁波 当外层电子与原子核等值异号的电荷交替变化时，即形成一个交变的电偶极子，电偶极矩在它周围产生交变电场，交变电场又产生交变磁场，交变磁场再产生交变电场，如此不断继续下去，于是，在电偶极子周围空间便产生由近及远的电磁波动，因此，交变电偶极子向空间发射电磁波 三、光和物质相互作用的经典的观点 光和物质相互作用的过程可以看作是组成物质的原子或分子体系在入射光波电场的作用下，正负电荷发生相反方向的位移，并跟随光波的频率作受迫振动，产生感生电偶极矩，进而产生电磁波辐射的过程。这一过程也为发射次波的过程 （1）（原子内部电子的运动可用简谐振动规律的电偶极子描述，称为简谐振子。电子的运动方程为 （2）因为交变电偶极子辐射电磁波，而辐射场必然对电子产生反作用，即辐射阻尼，这种辐