Bài giảng vật liệu (GV Nguyễn Văn Dũng) - Chương 6: Tính chất quang của vật liệu

Ánh sáng được phát ra từ các vật liệu: Ánh sáng từ Mặt trời, từ đám cháy, từ đèn tròn, từ sinh vật,..
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng vật liệu (GV Nguyễn Văn Dũng) - Chương 6: Tính chất quang của vật liệuLOGO 1 2Ánh sáng được phát ra từ các vật liệu (nguồn sáng) như:ü Ánh sáng trắng từ mặt trờiü Ánh sáng phát ra từ đám cháyü Ánh sáng phát ra từ đèn trònü Ánh sáng vàng phát ra từ đèn natriü Ánh sáng từ phản ứng hóa họcü Ánh sáng từ sinh vật 3ü Ánh sáng có bản chất là sóng điện từ (electromagnetic radiation).ü Ánh sáng có các bức xạ ở dạng sóng (wave) và các lượng tử (photon) dạng hạt (particle) được phát ra từ vật liệu. 4Các thông số quan trọng của ánh sáng là:ü Năng lượng photon Eü Bước sóng (wavelength) λü Tần số (frequency) vMối liên hệ của các thông số này:h – hằng số Planck = 6,6262.10-34 J.sc – tốc độ ánh sáng trong chân không = 3.108 m/s5 6Mắt con người chỉ thấy được:ü Bước sóng từ 400 – 700 nm (visible light)ü Năng lượng từ 1,8 eV to 3,1 eVü Tần số từ 4,3x1014 đến 7,5x1014 Hz Tím Xanh dương Xanh lá cây Vàng Cam Đỏ Violet Blue Green Yellow Orange Red 7Khi chiếu 1 tia ánh sáng vào chất rắn, có thể xảy ra các hiện tượng sau:ü Phản xạ (reflection)ü Truyền qua (transmission)ü Hấp thụ (absorption)ü Khúc xạ (refraction)Mỗi vật liệu sẽcó khả năngkhác nhau vớicác hiện tượngtrên. 8Cường độ (intensity) của tia ánh sáng tới (I0) bị tách thành các tia phản xạ (IR), truyền qua (IT) và hấp thụ (IA) Reflected: IR Absorbed: IA Transmitted: IT Incident: I0 Scattered: IS I 0 = IT + I R + I A =T + R+ AØ Tỉ số IT/I0 = T là hệ số truyền qua (transmissivity)Ø Tỉ số IA/I0 = A là hệ số hấp thu (absorptivity)Ø Tỉ số IR/I0 = R là hệ số phản xạ (reflectivity) 9Hiện tượng quang học xảy ra trong lòng chất rắn bao gồm các tươngtác giữa bức xạđiện từ với các điện tử, ion và nguyên tử Hai trong các tương tác quan trọng nhất là sự phân cực điện tử (electronic polarization) và sự chuyển mức năng lượng điện tử (electron energy transitions) 10 electron no cloud transmitted transmitted + + distorts light lightØ Bản chất ánh sáng là sóng điện từ, nên có tương tác với đám mây electron bao quanh nguyên tử, tạo nên sự phân cực điện tử.Ø Hệ quả:ü Đám mây electron của nguyên tử bị biến dạng, lệch so với hạt nhânü Một phần năng lượng ánh sáng bị hấp thụü Vận tốc ánh sáng bị chậm lại, tạo nên sự khúc xạ 11Electron thuộc lớp vỏ nguyên tử, ion nhận năng lượng ánh sáng, nhảytừ trạng thái bền (ground state) lên trạng thái kích thích (excitedstate)Chỉ những bức xạ có nănglượng thích hợp mới giúpelectron chuyển sang trạngthái kích thích (bước sóng đóbị hấp thụ). 12Ø Điện tử tiếp nhận năng lượng từ photon và nhảy lên mức năng lượng cao hơn → hấp thụ tự phátØ Điện tử bức xạ ra năng lượng dưới dạng photon và nhảy xuống mức năng lượng thấp hơn → bức xạ tự phátq Các đặc trưng quang học của chất rắn biểu hiện qua sự hấp thụ và bức xạ các sóng điện từ 13Ánh sáng bị giảm vận tốc (giảm bước sóng, tần số không đổi) và đổi hướngkhi truyền qua vật liệu. Chỉ số khúc xạ (chiết suất) n được định nghĩa là: 14Chiết suất phụ thuộc vào bản chất vật liệu và bước sóng tới (hiện tượng tánsắc) n2 < n1 n1 sin f2 f2 = n2 sin f1 n2 f1 = góc tới n1 f2 = góc khúc xạ fc = góc tới hạn fc khi f2 = 90° f ...