Tính chất quang của vật liệu pot

 Tính chất quang được hiểu là hành vi của vật liệu đối với các tác dụng của bức xạ điện tử và đặc biệt là ánh sáng nhìn thấy.1 Tính chất quang của vật liệu a...  Tương tác nguyên tử và

Trang 1

GVHD: T.S Chu Việt Hà

SV: Nguyễn Đình Ngọc

CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

Trang 2

TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU

CƠ

NHIỆT

ĐIỆN QUANG

TỪ

Trang 4

 Tính chất quang được hiểu là hành vi của vật liệu đối với các tác dụng của bức xạ điện tử và đặc biệt là ánh sáng nhìn thấy.

1 Tính chất quang của vật liệu

a Khái niệm

Trang 5

 Khái niệm Bức xạ điện từ: là sóng gồm hai thành phần từ trường và điện trường vuông góc với

nhau và với cả phương truyền Sóng rada, sóng radio, tia Rontgen, tia tử ngoại, ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại, tia gama, tia beta… tất cả đều là dạng bức xạ điện từ lan truyền trong chân không với tốc độ

C=3.108 m/s

b Các đặc trưng cơ bản của vật liệu quang

Trang 6

Theo quan điểm cơ học lương tử Bức xạ điện từ là các nhóm hay các bó năng lượng được gọi là các photon Năng lượng E của một photon bị lượng tử hóa ,tức là có những giá trị riêng quy định bởi hệ thức: E=hv=hC/

Trong đó h:hằng số Planck có giá trị 6,63.10-34J.s



Trang 7

Dải bước sóng điện từ

Trang 8

Io

IR IA IT

A = max  Vật thể màu đen

T = max  Vật thể trong suốt

 Tương tác ánh sáng với vật liệu

R T

I I

I

o

R o

T o

A o

Trang 9

 Tương tác nguyên tử và điện tử

+ Điện trường (E) tương tác với “e” bao quanh nguyên tử (ion, phân tử)+ E đổi hướng làm lệch

mây “e” so với hạt nhân

+ Nguyên tử

(ion, phân tử) phân cực

Hệ quả

1.Một phần năng lượng bức xạ bị hấp thụ

2.Sóng ánh sáng bị chậm lại khi truyền qua môi trường

Trang 10

Chuyển dời điện tử: Sự hấp thụ và phát xạ điện từ có thể gây

nên sự chuyển dời các điện tử từ trạng thái này sang trạnh thái năng lượng khác với hf=-

Sau khi chuyển lên trạng thái kích thích có mức năng lượng cao điện tử chuyển về mức năng lượng thấp và phát xạ điện từ



b Các đặc trưng cơ bản

Trang 11

2 Tương tác với ánh sáng của vật liệu

Trang 12

Bức xạ ánh sáng tới sẽ kích thích các điện tử chuyển lên trạng thái năng lượng chưa bị chiếm, ánh sáng bị hấp thụ một phần Sự hấp thụ hoàn toàn chỉ xảy ra trong một lớp mặt ngoài rất mỏng nhỏ hơn 0,1µm, như vậy chỉ có những màng kim loại mỏng hơn 0,1µm mới có khả năng truyền ánh sáng nhìn thấy.

2 Tính chất quang học của vật liệu

a Tính chất quang học của vật liệu kim loại

Trang 13

Các kim loại đều đục đối với tất cả các bức xạ điện từ ở vùng tần số thấp Các kim loại đều trong suốt đối với tất cả các bức xạ có tần số cao (Tia Rơnghen và tia gamma) Sự xuất hiện của màu khi chiếu ánh sáng chứng tỏ kim loại có phản xạ mạnh trên toàn bộ giải phổ nhìn thấy Nhôm và bạc nhìn thấy màu trắng Còn đồng và vàng lại thể hiện hai màu đỏ -da cam và mầu vàng.

a Tính chất quang học của vật liệu kim loại

Trang 14

Do cấu trúc vùng năng lượng điện tử của mình mà các vật liệu phi kim loại có thể là trong suốt đối với ánh sáng nhìn thấy Do đó ngoài phản xạ và hấp thụ còn cần khảo sát các hiện tượng khúc xạ truyền qua.

Khúc xạ: Tia sáng truyền tới bề mặt ngoài của các vật liệu trong suốt thì giảm tốc độ và kết quả là bị

lệnh hướng tại mặt giới hạn Nguyên nhân là do sự phân cực của điện tử

b Tính chất quang học của vật liệu phi kim loại

v c

n =

Trang 15

Phản xạ: Ánh sáng bị phản xạ lại trên mặt phân cách

Trang 16

 Cơ chế 1: phân cực điện tử

1.Điện trường (E) tương tác với “e” bao quanh nguyên tử (ion, phân tử)

Trang 17

10 3

10 62

,

6

7

8 34

Trang 18

Truyền qua: thành phần của tia tới truyền qua vật liệu trong suốt phụ thuộc vào những tổn hao do hấp

thụ và phản xạ

Màu sắc: Các vật liệu trong suốt hiện màu là do có những dải bước sóng ánh sáng bị hấp thụ chọn lọc

Nếu sự hấp thụ xảy ra đồng đều với tất cả các bước sóng thấy được thì vật liệu hiện ra không màu, ví dụ như các loại thủy tinh vô cơ tinh khiết cao, kim cương…

Trang 19

Vật liệu vô cơ: chứa tạp chất

Rubia (Al2O3+2%Cr2O3) :

Hấp thụ λ=0.4µm : Tím-Xanh

λ=0.6µm : Vàng –Đỏ Tán xạ +Truyền quaMàu đỏ thẫm

Trang 20

Tính đục và tính trong mờ: Mức độ trong mờ và đục đối với các vật liệu điện môi trong suốt phụ thuộc

rất nhiều vào đặc tính phản xạ bên trong và truyền qua của chúng Nhiều vật liệu điện môi vốn là trong suốt có thể trở nên trong mờ hoặc đục nhờ phản xạ và khúc xạ bên trong Một chùm sáng lệch hướng và nhòa đi là do nhiều lần tán xạ Tính đục sinh ra khi mức độ tán xạ mạnh đến mức trên thực tế không còn một chùm ánh sáng tới nào được truyền qua không bị lệch để tới được mặt sau

a Tính chất quang học của vật liệu phi kim loại

Trang 21

Tán xạ thường:

Màu trong suốt

Tán xạ tổ hợp:Màu đục hoặc mờ

Trang 22

Tính đục và tính trong mờ:

Đơn tinh thể và vô định hình :Chiết suất đẳng hướng → Trong suốt

Trang 23

Tính đục và tính trong mờ:

Đa tinh thể: Chiết suất ≠ → Tán xạ ≠ → Trong mờ

Trang 24

 Tính đục và tính trong

Vật liệu polyme tinh khiết

• Vô định hình:

Chiết suất đẳng hướng → Trong suốt

• Cấu trúc : tinh thể + vô định hình

Chiết suất ≠ → Khúc xạ ≠→ Trong mờ

• Cấu trúc : tinh thể là chính

Màu đục

Trang 25

Một số vật liệu có khả năng hấp thụ năng lượng rồi phát ra ánh sáng nhìn thấy (gọi là sự phát quang) Nếu như thời gian phát ánh sáng xảy ra nhỏ hơn nhiều so với một giây thì hiện tượng được gọi là huỳnh quang, nếu xảy ra sau thời gian lâu hơn thì gọi là lân quang Có một số vật liệu có thể tạo thành chất huỳnh quang hoặc lân quang, chúng gồm mốt số sunfit,oxit, volframat và một số ít chất hữu cơ Được ứng dụng trong nhiều mặt: chế tạo điot phát quang, đèn huỳnh quang

3 Các vật liệu quang và ứng dụng

a Phát Quang

Trang 26

Đèn quỳnh quang: cấu tạo bởi một ống thủy tinh, bề mặt bên trong được phủ bằng các volframat hoặc silicat theo công nghệ đặc biệt Ánh sáng cực tím được tạo ra trong một loại đèn thủy ngân phóng điện Mặt trong của màn hình được phủ bằng một loại vật liệu sẽ phát huỳnh quang khi có một chùm điện tử trong đèn hình phóng nhanh tới màn

a Phát Quang

Trang 27

Khi chiếu ánh sáng tới Có thể sản sinh các hạt tải bổ sung thêm nhờ các chuyển rời điện tử được kích thích bởi photon: độ dẫn điện tăng Như vậy khi một vật liệu quang dẫn được chiếu sáng độ dẫn điện sẽ tăng lên Quang dẫn được ứng dụng trong máy đo ánh sáng chụp ảnh.

b Quang dẫn

Trang 28

Do các chùm tia lase có thể hội tụ để tạo ra sự làm nóng cục bộ, chúng được dùng trong các quá trình phẫu thuật và cắt gọt, gia công kim loại Lase cũng được dùng làm các nguồn ánh sáng cho các

hệ thông tin quang học Xa hơn nữa, vì các chùm tia lase là các chùm tia kết hợp cao độ, chúng có thể được dùng trong các phép đo khoảng cách rất chính xác

c Laze

Trang 29

Ứng dụng vật liệu quang để dùng trong học tập, đời sống, khoa học kĩ thuật như: sử dụng chủ yếu trong các bộ phận như thấu kính, lăng kính trong các ứng dụng tạo hình ảnh, máy chiếu kỹ thuật số, thuyền thông, truyền dẫn quang học và kỹ thuật laze

Trang 30

Pin quang điện là nguồn điện trong đó quang năng chuyển hóa thành điện năng Pin quang điện hoạt động dựa trên hiện tượng quang điện trong của các chất bán dẫn: german, silic, selen

Trang 31

Hoạt động:

+Ánh sáng có bước sóng thích hợp rọi vào điện cực dương (trong suốt) vào lớp bán dẫn loai p.+Tại lớp p, xảy ra hiện tượng quang điện trong tạo thành lỗ trống và electron quang điện

+Điện trường lớp tiếp xúc p - n đẩy lỗ trống về lớp p và đẩy e về lớp n

+Lớp kim loại mỏng nhiễm điện dương

+Phần đế tiếp xúc với lớp n nhiễm điện âm trở thành cực âm

Trang 32

Ứng dụng : Máy đo ánh sáng, màu sắc, chế tạo pin dùng trên tàu vũ trụ

Trang 33

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN!

Định dạng
Số trang	33
Dung lượng	2 MB