Ánh sáng đ́ợc phát ra từ các vật liệu (nguồn sáng) nh́: Ánh sáng trắng từ mặt tr͵i Ánh sáng phát ra từ đám cháy Ánh sáng phát ra từ đèn tròn Ánh sáng vàng phát ra từ đèn natri Ánh sáng từ phản ng hóa học Ánh sáng từ sinh vậtÁnh sáng đ́ợc phát ra từ các vật liệu (nguồn sáng) nh́: Ánh sáng trắng từ mặt tr͵i Ánh sáng phát ra từ đám cháy Ánh sáng phát ra từ đèn tròn Ánh sáng vàng phát ra từ đèn natri Ánh sáng từ phản ng hóa học Ánh sáng từ sinh vậtÁnh sáng đ́ợc phát ra từ các vật liệu (nguồn sáng) nh́: Ánh sáng trắng từ mặt tr͵i Ánh sáng phát ra từ đám cháy Ánh sáng phát ra từ đèn tròn Ánh sáng vàng phát ra từ đèn natri Ánh sáng từ phản ng hóa học Ánh sáng từ sinh vật
CH NG TÍNH CH T QUANG C A V T LI U TS NGUY N V N D NG Ánh sáng c phát t v t li u (ngu n sáng) nh : Ánh sáng tr ng t m t tr i Ánh sáng phát t ơám cháy Ánh sáng phát t ơèn tròn Ánh sáng vàng phát t ơèn natri Ánh sáng t ph n ng hóa h c Ánh sáng t sinh v t TS NGUY N V N D NG Ánh sáng có b n ch t sóng n t (electromagnetic radiation) Ánh sáng có b c x d ng sóng (wave) l (photon) d ng h t (particle) c phát t v t li u ng t TS NGUY N V N D NG Các thông s quan tr ng c a ánh sáng là: N ng l B ng photon E c sóng (wavelength) T n s (frequency) v M i liên h c a thông s này: h – h ng s Planck = 6,6262.10-34 J.s c – t c ánh sáng chân không = 3.108 m/s TS NGUY N V N D NG TS NGUY N V N D NG M t ng B i ch th y c: c sóng t 400 – 700 nm (visible light) N ng l ng t 1,8 eV to 3,1 eV T n s t 4,3x1014 n 7,5x1014 Hz Tím Violet Xanh d Blue ng Xanh Vàng Cam Green Yellow Orange Red TS NGUY N V N D NG Khi chi u tia ánh sáng vào ch t r n, có th x y hi n t Ph n x (reflection) Truy n qua (transmission) H p th (absorption) Khúc x (refraction) M i v t li u s có kh n ng khác v i hi n t ng ng sau: TS NGUY N V N D NG C ng (intensity) c a tia ánh sáng t i (I0) b tách thành tia ph n x (IR), truy n qua (IT) h p th (IA) Absorbed: IA Reflected: IR Transmitted: IT Incident: I0 Scattered: IS 1 T R A I IT I R I A T s IT/I0 = T h s truy n qua (transmissivity) T s IA/I0 = A h s h p thu (absorptivity) T s IR/I0 = R h s ph n x (reflectivity) TS NGUY N V N D NG Hi n t ng quang h c x y lòng ch t r n bao g m t ng tác gi a b c x n t v i n t , ion nguyên t Hai t nh t s (electronic ng tác quan tr ng phân c c n t polarization) chuy n m c n ng l s ng n t (electron energy transitions) TS NGUY N V N D NG no transmitted light + 10 transmitted light electron cloud distorts + B n ch t ánh sáng sóng n t , nên có t ng tác v i ơám mây electron bao quanh nguyên t , t o nên s phân c c n t H qu : ám mây electron c a nguyên t b bi n d ng, l ch so v i h t nhân M t ph n n ng l ng ánh sáng b h p th V n t c ánh sáng b ch m l i, t o nên s khúc x TS NGUY N V N D NG 27 c c u t o t m t kh i bán d n lo i p ghép v i m t kh i bán d n lo i n biên gi i hai bên m t ti p giáp, m t s n t b l tr ng thu hút chúng ti n l i g n nhau, chúng có xu h ngun t trung hòa Q trình có th gi i phóng n ng l ng d i d ng ánh sáng (hay b c x n t có b M t s c sóng g n ơó) tr ng h p khác phát nhi t không phát sáng (Si, Ge) ng k t h p v i t o thành TS NGUY N V N D NG Màu s c B c sóng [nm] i n áp [ V] H ng ngo i > 760 V < 1.63 610 < < 760 1.63 < V < 2.03 Cam 590 < < 610 2.03 < V < 2.10 Vàng 570 < < 590 2.10 < V < 2.18 Xanh 500 < < 570 1.9 < V < 4.0 Xanh da tr i 450 < < 500 2.48 < V < 3.7 Tím 400 < < 450 2.76 < V < 4.0 tía Nhi u lo i 2.48 < V < 3.7 Tia c c tím < 400 3.1 < V < 4.4 H ng Nhi u lo i V ~ 3.3 Tr ng Ph r ng V = 3.5 28 V t li u GaAs, AlGaAs AlGaAs, GaAsP, AlGaInP, GaP GaAsP, AlGaInP, GaP GaAsP, AlGaInP, GaP InGaN, GaN, GaP, AlGaInP, AlGaP ZnSe, InGaN, SiC InGaN red phosphor, purple plastic Kim c ng (235 nm), BN (215 nm) AlN (210 nm), AlGaInN (210 nm) Vàng v i l p phosphor đ Tr ng v i thu c nhu m/pigment h ng K t h p nhi u lo i diode TS NGUY N V N D NG OLED: ơèn LED t polimer d n n h uc u m: nh , su t, phát sáng chi u, u n cong c, hình tivi, n tho i,… ng d ng làm 29 TS NGUY N V N D NG 30 P-doped Si conductance electron Si Si P Si Si n-type Si p-n junction P-type Si Si hole Hi u hi n t ng quang n (photoelectric effect) ng n t h p th n ng l c thoát kh i v t ch t sau ng t b c x n t Si B Si B-doped Si Si TS NGUY N V N D NG Pin quang hóa (solar cell) ho t ng d a hi u ng quang n 31 TS NGUY N V N D NG 32 Khi chi u m t photon t i v t li u ơang li u s phát photon, c tr ng thái kích thích, v t ng photon chi u t ng lên TS NGUY N V N D NG 33 M t s v t li u có t n t i tr ng thái chuy n ti p siêu b n, electron b kích thích n m tr ng thái siêu b n (trong kho ng th i gian microsecond n milisecond) R t nhanh phát nhi t Tr ng thái siêu b n X XXX XX X Ch m h n, phát quang x y m t l t TS NGUY N V N D NG S 34 d ng m t ngu n n ng l ngu n n,…) trì e M t b n electron ng (ánh sáng, nhi t, dòng e t tr ng thái kích thích (siêu b n) tr ng thái kích thích nhi u h n tr ng thái c TS NGUY N V N D NG 35 Photon phát x kích thích làm t ng c kích thích ti p theo c ch laser phát r t nhi u l n ng tia ló, tia ló l i phát x dây chuy n làm t ng c ng tia TS NGUY N V N D NG 36 Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (khu ch i ánh sáng b ng phát x kích thích) ng d ng c a tia laser: hàn, khoan, c t, y h c, kh c lên v t li u g m, in n, ghi a DVD, ơo kho ng cách không gian, v khí quân s , v.v… TS NGUY N V N D NG 37 S i quang h c m t lo i cáp vi n thông làm b ng th y tinh ho c nh a, s d ng ánh sáng truy n tín hi u TS NGUY N V N D NG 38 Core: s i quang n i ánh sáng (có chi t su t cao) Cladding: bao b c lõi ph n x ánh sáng tr l i vào lõi (có chi t su t th p h n) Buffer coating: l p ph d o bên b o v s i không b h ng m Jacket: hàng tr m hay hàng ngàn s i quang quang, nh ng bó t c t bó g i cáp c b o v b i l p ph bên g i jacket TS NGUY N V N D NG 39 Phát: M t t phát sáng (LED) ho c laser truy n d li u xung ánh sáng vào cáp quang Nh n: s d ng c m ng quang chuy n xung ánh sáng ng c thành data l c m: truy n ánh sáng nên nhanh, suy y u th p, m ng, dung ng truy n t i cao, không b nhi u, nh h ng c a th i ti t, không s h a ho n, v.v… TS NGUY N V N D NG ng d ng: 40 TS NGUY N V N D NG V t li u nh n n ng l ng ánh sáng m t tr i, giúp electron b kích thích lên vùng d n: UV + MO h + + H2 O MO (h + e−) H+ + •OH h+ + H2O H2O2 41 H+ + H2O2 HO• + •OH e− + O2 O2- O2- + H+ HO2• O2- + HO2• + H+ H2O2 + O2 Các g c t t o có ho t tính oxi hóa m nh ng d ng: t ng h p hydrogen, oxi hóa x h u c , di t khu n,… lý môi tr ng, t ng h p ... nh quang (fluorescence) lân quang (phosphorescence) TS NGUY N V N D NG 24 D a kho ng th i gian tr gi a h p th tái phát x , phân lo i: Th i gian tái phát x nh h n giây nhi u («1s) - hu nh quang. .. t ng quang n (photoelectric effect) ng n t h p th n ng l c thoát kh i v t ch t sau ng t b c x n t Si B Si B-doped Si Si TS NGUY N V N D NG Pin quang hóa (solar cell) ho t ng d a hi u ng quang. .. x nh h n giây nhi u («1s) - hu nh quang Th i gian tái phát x l n h n - lân quang TS NGUY N V N D NG Hi n t ng h quang n chuy n v c c d 25 n c c âm giúp phóng e, e di ng, ion hóa khí tr (t