无机材料性能学基础 第6章 材料的光泽与颜色
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同济大学材料科学基础第六章SPPT课件
30
反尖晶石 —— 一半三价离子与二价离子互 换位置
一半三价离子占据 V4 二价离子 + 另一半三价离子占据 V8 化学式 B(AB)O4
31
结构与性质 镁铝尖晶石是一种陶瓷材料的晶相 在一些耐火材料中也常存在这种晶相 反尖晶石则是一类氧化物铁氧体磁性材料，
23
（2）萤石的解理性 由于萤石结构中有一半的立方体空隙没有被
Ca2+填充，所以，在（111）面网上存在 着相互毗邻的同号离子层，其静电斥力将其 主要作用，导致晶体在平行于（111）面网 方向上容易发生解理，因此，萤石常呈八面 体解理。而NaCl晶体却无此性能。
24
25
（4）ABO3型晶体
第六章 无机非金属材料 的结构特征
1
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总体概述
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2
无机非金属材料的基本含义：
无机非金属材料是由指一种或多种金属元素同一种非 金属元素（如C、O、N等，通常为O）结合而成的 化合物,这些化合物主要是金属氧化物或金属非氧 化物，它几乎包含了除金属材料和高分子材料以为 的所有材料。
20
（2） AX2型晶体 （萤石型，CaF2）
21
AB2型化合物， rc/ra>0.732（0.85） 配位数：8：4 Ca2+作立方紧密堆积， F-填入全部四面体空隙中。 注意：所有八面体空隙都未被占据。萤石型结构的
氧化物在结构陶瓷和功能陶瓷方面具有重要的技术 应用。如CeO2、ZrO2、UO2等。萤石结构的衍 生结构如焦绿石（通式A2B2O7,Gd2Ti2O7）
起电介质的极化状态的改变不能及时被
反尖晶石 —— 一半三价离子与二价离子互 换位置
一半三价离子占据 V4 二价离子 + 另一半三价离子占据 V8 化学式 B(AB)O4
31
结构与性质 镁铝尖晶石是一种陶瓷材料的晶相 在一些耐火材料中也常存在这种晶相 反尖晶石则是一类氧化物铁氧体磁性材料，
23
（2）萤石的解理性 由于萤石结构中有一半的立方体空隙没有被
Ca2+填充，所以，在（111）面网上存在 着相互毗邻的同号离子层，其静电斥力将其 主要作用，导致晶体在平行于（111）面网 方向上容易发生解理，因此，萤石常呈八面 体解理。而NaCl晶体却无此性能。
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（4）ABO3型晶体
第六章 无机非金属材料 的结构特征
1
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2
无机非金属材料的基本含义：
无机非金属材料是由指一种或多种金属元素同一种非 金属元素（如C、O、N等，通常为O）结合而成的 化合物,这些化合物主要是金属氧化物或金属非氧 化物，它几乎包含了除金属材料和高分子材料以为 的所有材料。
20
（2） AX2型晶体 （萤石型，CaF2）
21
AB2型化合物， rc/ra>0.732（0.85） 配位数：8：4 Ca2+作立方紧密堆积， F-填入全部四面体空隙中。 注意：所有八面体空隙都未被占据。萤石型结构的
氧化物在结构陶瓷和功能陶瓷方面具有重要的技术 应用。如CeO2、ZrO2、UO2等。萤石结构的衍 生结构如焦绿石（通式A2B2O7,Gd2Ti2O7）
起电介质的极化状态的改变不能及时被
材料性能学名词解释
一、名词解释第一章力学1.真实应变一根长度为L 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε = ，为真实应变。
2.名义应变一根长度为L 的杆，在单向拉应力作用下被拉长到L ,则ε=L –L /L =△L/L , ε为名义应变。
3.弹性模量材料在阶段，其和应变成线性关系（即符合），其称为弹性模量。
对各向同性体为一常数。
是原子间结合强度的一个标志。
4.弹性柔顺系数弹性体在单位应力下所发生的应变，是弹性体柔性的千种量度。
S =-μ/E ,其下标十位数为应变方向，个位数为所受应力的方向。
5.材料的蠕变对粘弹性体施加恒定应力σ时，其应变随时间而增加。
6.材料的弛豫对粘弹性体施加恒定应变ε时，则应力将随时间而减小。
7.位错增殖系数 n个位错通过试样边界时引起位错增殖，使通过边界的位错数增加到nc个，c即为位错增殖系数。
8.滞弹性一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性。
9.粘弹性无机固体和金属的与时间有关的弹性，即弹性形变的产生与消除需要有限时间。
10.粘性系数(粘度) 单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。
单位Pa·S. 是流体抵抗流动的量度。
11.脆性断裂构件未经明显的变形而发生的断裂。
断裂时材料几乎没有发生过塑性变形。
在外力作用下，任意一个结构单元上主应力面的拉应力足够大超过材料的临界拉应力值时，会产生裂纹或缺陷的扩展，导致脆性断裂。
与此同时，外力引起的平均剪应力尚小于临界值，不足以产生明显的塑性变形或粘性流动。
12.裂纹亚临界生长裂纹在使用应力下，随时间的推移而缓慢扩展。
其结果是裂纹尺寸逐渐加大，一旦达到临界尺寸就会失稳扩展而破坏。
13.材料的理论结合强度根据Orowan提出的原子间约束力随原子间的距离x的变化曲线（正弦曲线），得到σ=σ×sin2πx/λ，σ为理论结合强度。
单位面积的原子平面分开所作的功应等于产生两个单位面积的新表面所需的表面能，材料才能断裂，根据公式得出σ = Eγ/a 。
第五章 无机材料的光学性能
无机材料透光性
介质透过率高低，或介质吸收光波能量多少，不仅 与介质电子能带结构有关，还与光程有关，也就是 与光通过介质厚度相关。 如入射光强度为I0，通过x厚度介质，其光强度下降。 光强度变为I，且有 x 0
I I e
式中：α为介质对光吸收系数，单位为cm-1, x为穿 过介质厚度。 α 取决于材料性质和光波长。 α越大 材料越厚，光被吸收越多，透过后光强度越小。不 同材料α值差别很大，空气α=10-5 cm-1 ，玻璃α=102 ，金属α值则高达几万到几十万，因此金属实际上 是不透明。
光通过介质现象
电磁波在真空中传播速度为3×108m/s以c表 示。C与真空介电常数ε0和真空磁导率μ0关系 为： 1
c
0 0
c
当光在介质中传播时，其速度v由下式决定：
光通过介质现象
在讨论光与材料相互作用产生反射、透 射、折射等现象时，应用光粒子性更容 易理解；讨论光波在介质中传播、衍射 等现象应用光波动性更方便。当光从一 种介质进入另一种介质时，例如从空气 进入透明介质，一部分透过介质，一部 分被吸收，一部分在两种介质界面上被 反射，还有一部分被散射。
三、光反射
设光总能量流W为：W＝W’＋W” W、W’、W”分别为单位时间通过单位面积入 射光、反射光和折射光能量流，根据波动理 论：W∝A2υS 由于反射波传播速度及横截面积都与入射波 相同，所以： 2
W ' A' W '' A
把光波振动分为垂直于入射光振动和平行于 入射光振动
无机材料透光性
如果吸收光子能量是把电子从填满价带激 发到导带空能级上，将在导带中出现一个 只有电子，而在价带上留下一个空穴。激 发电子能量与吸收光子频率间满足 ΔE =hν。只要光子能量大于禁带宽度Eg时， h ν＞Eg, 才能以这种机制产生吸收。 计算 出非金属材料禁带宽度大于3.1eV，则不 可能吸收可见光。若这种材料纯度很高， 则对可见光是无色透明的。
第六章 无机材料介电性能2PPT课件
❖ 由自发极化方向相同的晶胞所组成的小区域便称为电畴，分 隔相邻电畴的界面称为畴壁。
A-A：180°畴壁 B-B：90 °畴壁
铁电体中电畴是不能在空间任意取向的，只能沿着晶体的 某几个特定晶向取向，取决于该种铁电体原型结构的对称性。
TEM observation of domains in BaTiO3 ceramics
“压峰效应”：为了降低居里点处的介电常数的峰值， 即降低非线性。
2、铁电体的应用
6.5 压电性
❖ 压电性：某些介质在机械力作用下发生电极化或电极化的变 化，这样的性质称为压电性。具有压电性的介质称为压电体。
6.4 铁电性
❖ 1920年 法国人瓦拉赛克(Valasek) 发现即酒石酸钾钠 (NaKC4H4O6·4H2O)的铁电现象；
❖ 20世纪50年代以来 铁电体种类急剧增加，早年是科学家实 验室中的珍品，被当作研究结构相变的典型材料；
❖ 20世纪80年代以来 铁电体作为一类新型功能材料而崭露头 角。
一、铁电体
化强度）
剩余极化强度 Pr
矫顽电 场强度
Ec
2、电滞回线的影响因素： ❖ 极化温度：极化温度的高低影响到电畴运动和转向的难易。
矫顽场强和饱和场强随温度升高而降低。 极化温度较高，可以在较低的极化电压下达到同样的效
果，其电滞回线形状比较瘦长。
❖ 环境温度：环境温度的变化对材料的晶体结构有影响，从而 使内部自发极化发生改变，尤其是在相变处（晶型转变温度 点）更为显著。
2、铁电体的基本特征 ❖ （1）铁电体的基本特征：
铁电材料在电极化中存在电滞回线； 晶体中存在电畴形式的微结构 ； 在外加电场下，晶体中的电偶极矩可转变方向； 存在居里温度Tc(常称居里点)。
A-A：180°畴壁 B-B：90 °畴壁
铁电体中电畴是不能在空间任意取向的，只能沿着晶体的 某几个特定晶向取向，取决于该种铁电体原型结构的对称性。
TEM observation of domains in BaTiO3 ceramics
“压峰效应”：为了降低居里点处的介电常数的峰值， 即降低非线性。
2、铁电体的应用
6.5 压电性
❖ 压电性：某些介质在机械力作用下发生电极化或电极化的变 化，这样的性质称为压电性。具有压电性的介质称为压电体。
6.4 铁电性
❖ 1920年 法国人瓦拉赛克(Valasek) 发现即酒石酸钾钠 (NaKC4H4O6·4H2O)的铁电现象；
❖ 20世纪50年代以来 铁电体种类急剧增加，早年是科学家实 验室中的珍品，被当作研究结构相变的典型材料；
❖ 20世纪80年代以来 铁电体作为一类新型功能材料而崭露头 角。
一、铁电体
化强度）
剩余极化强度 Pr
矫顽电 场强度
Ec
2、电滞回线的影响因素： ❖ 极化温度：极化温度的高低影响到电畴运动和转向的难易。
矫顽场强和饱和场强随温度升高而降低。 极化温度较高，可以在较低的极化电压下达到同样的效
果，其电滞回线形状比较瘦长。
❖ 环境温度：环境温度的变化对材料的晶体结构有影响，从而 使内部自发极化发生改变，尤其是在相变处（晶型转变温度 点）更为显著。
2、铁电体的基本特征 ❖ （1）铁电体的基本特征：
铁电材料在电极化中存在电滞回线； 晶体中存在电畴形式的微结构 ； 在外加电场下，晶体中的电偶极矩可转变方向； 存在居里温度Tc(常称居里点)。
无机材料的光学性能
W W
'
AS' As
2
sin2 i sin2 i
r r
W W
'
//
Ap' Ap
2
tg2 i tg2 i
r r
5.1 光通过介质的现象
自然光在各个方向振动的机会均等，可以认为一半属 于同入射面方向平行的振动，另一半属于同入射面垂直 的振动 ， 所以总的能量流之比为
W' W
1 2
W W
'
W W
'
//
1 2
[
sin sin
2 2
i i
r r
tg tg
2 2
i i
r r
]
当角度很小，即垂直入射时
sin sin
2 2
i i
r r
tg tg
2 2
i i
r r
i r2 i r2
i r i
5.1 光通过介质的现象
3. 材料所受的内应力 对于有内应力的透明材料，垂直于受拉主应力方向的n
大，平行于受拉主应力方向的n小。
4. 同质异构体 在同质异构体材料中，高温时的晶型折射率较低，低温
时存在的晶型折射率较高。
思考： 哪些方法可以有效的提高玻璃的折射率？
5.1 光通过介质的现象
二、色散
材料的折射率随入射光频率的减小（或波长的增加）而
无机材料物理性能
第五章 无机材料的光学性能
第五章 无机材料的光学性能
➢ 5.1 光通过介质的现象 ➢ 5.2 无机材料的透光性 ➢5.3 界面反射和光泽 ➢5.4 不透明性（乳浊性）和半透明性 ➢ 5.5 无机材料的颜色 ➢5.6 其它光学性能的应用
五、无机材料的光学性能
无机材料结构与性能
25
化学化工学院
4.1 光散射分类
根据散射前后光子能量（或光波波长）变化与否，分
为弹性散射与非弹性散射
• 弹性散射：散射前后光的波长（或光子能量）不发生变化， 只改变方向的散射
• 非弹性散射：当光通过介质时，从侧向接受到的散射光主要 是波长（或频率）不发生变化的瑞利散射光，属于弹性散射。 当使用高灵敏度和高分辨率的光谱仪，可以发现散射光中还 有其它光谱成分，它们在频率坐标上对称地分布在弹性散射 光的低频和高频侧，强度一般比弹性散射微弱得多。这些频 率发生改变的光散射是入射光子与介质发生非弹性碰撞的结 果，称为非弹性散射.
无机材料结构与性能
31
散射光谱示意图
化学化工学院
2. 布里渊散射 （Brillouin scattering）
– 是点阵振动引起的密度起伏或超声波对光波的非弹 性散射，即点阵振动的声学声子（即声学模）与光 波之间的能量交换结果
– 由于声学声子的能量低于光学声子，所以布里渊散 射的频移比拉曼散射小，在光谱图上它们紧靠在瑞 利线旁，只能用高分辨的双单色仪等光谱仪才能分 辨出来
s in c
n2 n1
• 光纤导光原理：全反射
无机材料结构与性能
15
化学化工学院
• 纤芯：575μm掺杂了的 SiO2
• 包层: 总直径为100 200μm,折射率稍小于纤 芯的掺杂了的SiO2
• 涂敷层：硅铜或丙烯酸盐， 隔离杂光
• 护套：尼龙或有机材料， 增加强度，保护光纤
无机材料结构与性能
n21=sini/sinr
W W
n21 n21
1 1
2
m
m :反射系数 R:反射率
材料物理性能：5.1 无机材料的光学和发光 性能
dI a Idx
I I0ead
absorption coefficient
布格定律（Bouguer law）或朗伯定律。该定律是布格 （P.Bouguer，1698—1758）在1729年发现的，后来朗伯 （mbert，1728—1777）在1760年又重新作了表述。
dI dx
I
表明受迫振动与驱动光场间存在相位差
x(
)
e m
02
E ( ) 2
i
在0，=0情况下，过程有不同的特点：
（1）0，过程开始时，电子吸收少量光波能量，引起受迫 振动感生电偶极矩，并辐射次波。即使忽略辐射阻尼（即不考 虑振子的辐射），电子位移恒为有限值。因此在达到稳定状态 后，吸收的能量与辐射的能量必然达到平衡，即维持稳幅振荡， 这种过程称为光的散射。
但对波长范围为3.5—5.0μm的红外光却不透明，且吸收 系数随波长剧烈变化，这种现象为选择吸收。换言之， 石英对可见光和紫外线的吸收甚微，而对上述红外光有 强烈吸收。
朗伯定律
光强为I0的光沿x方向通过物质，在经过一段距离x后 光强已减弱到I，再通过一无限薄层dx后光强变为I +dI （dI<0）。实验表明，在相当宽的光 强度范围内，-dI相当精确地正比于I和dx， 即
吸收光谱------实验装置
吸收光谱
本征吸收
当光子的能量大于或等于禁带宽度Eg，即 hv hv0 ， Eg
hv0 是能够引起本征吸收的最低光子能量。
对于本征吸收光谱，在低频方向必然存在一个频率界限v0 。当 频率低于 v0 ，或波长大于0 时，不可能产生本征吸收，吸收
系数迅速下降。称之为吸收边-截至吸收边
1239.85 eV nm
OD
I I0ead
absorption coefficient
布格定律（Bouguer law）或朗伯定律。该定律是布格 （P.Bouguer，1698—1758）在1729年发现的，后来朗伯 （mbert，1728—1777）在1760年又重新作了表述。
dI dx
I
表明受迫振动与驱动光场间存在相位差
x(
)
e m
02
E ( ) 2
i
在0，=0情况下，过程有不同的特点：
（1）0，过程开始时，电子吸收少量光波能量，引起受迫 振动感生电偶极矩，并辐射次波。即使忽略辐射阻尼（即不考 虑振子的辐射），电子位移恒为有限值。因此在达到稳定状态 后，吸收的能量与辐射的能量必然达到平衡，即维持稳幅振荡， 这种过程称为光的散射。
但对波长范围为3.5—5.0μm的红外光却不透明，且吸收 系数随波长剧烈变化，这种现象为选择吸收。换言之， 石英对可见光和紫外线的吸收甚微，而对上述红外光有 强烈吸收。
朗伯定律
光强为I0的光沿x方向通过物质，在经过一段距离x后 光强已减弱到I，再通过一无限薄层dx后光强变为I +dI （dI<0）。实验表明，在相当宽的光 强度范围内，-dI相当精确地正比于I和dx， 即
吸收光谱------实验装置
吸收光谱
本征吸收
当光子的能量大于或等于禁带宽度Eg，即 hv hv0 ， Eg
hv0 是能够引起本征吸收的最低光子能量。
对于本征吸收光谱，在低频方向必然存在一个频率界限v0 。当 频率低于 v0 ，或波长大于0 时，不可能产生本征吸收，吸收
系数迅速下降。称之为吸收边-截至吸收边
1239.85 eV nm
OD
第六章-材料光学性能分析
第六章 材料光学性能分析一、教学目的理解并掌握各光学性能、光谱的概念，掌握各光谱仪的测试方法和光谱分析方法。
了解光谱仪的结构和测试原理。
二、重点、难点重点：固体发光原理、荧光光谱测试技术。
难点：荧光光谱测试技术。
三、教学手段多媒体教学四、学时分配6学时第一节 透射光谱和吸收光谱材料的光学性能主要包括对光的折射、反射、吸收、透射以及发光等诸多方面，光学性能与材料的某些应用领域密切相关，比如用作反射镜、光导纤维窗口、透镜、棱镜、滤光镜、激光探测器件等。
鉴于篇幅，本章着重介绍折射率、色散、透过、吸收以及激发、发射、亮度、效率等发光性能的测试。
一、基本概念光作为一种能量流，在穿过介质时，能引起介质的价电子跃迁或影响原子的振动而消耗能量。
即使在对光不发生散射的透明介质如玻璃或水溶液中，光也会有能量的损失，即光的吸收。
1.吸收光谱设有一厚度为x 平板材料，入射光强度设为I 0，通过此材料后光强度为I ′。
选取其中一薄层，并认为光通过此薄层的吸收损失-dI 正比于此处光强度 I 和薄层厚度dx ，即:则可得到光强度随厚度呈指数衰减规律，即朗伯特定律：α为物质对光的吸收系数，单位为cm-1。
dI I dx α-=⋅⋅'0xI I e α-=⋅α的大小取决于材料的性质和光的波长。
对于相同波长的光波，α越大，光被吸收得越多，能透过的光强度就越小。
α随入射光波长(或频率)变化的曲线，叫作吸收光谱。
2.透射光谱透光性是表征材料被光穿透能力的高低，透光性的好坏可用透过率指标T 来衡量。
透过率T 是指光通过材料后，透过光强度占入射光强度的百分比。
剩余光强度应是从初始入射光强度I 0中扣除造成光能衰减的表面上的反射损失、试样中的散射损失和吸收损失等。
一般地，反射、吸收和透过的关系可用下式表示：T ——透过率；R ——反射系数；α——吸收系数；d ——试样厚度，单位cm 。
透过率T 随波长变化的曲线即称为透射光谱曲线。
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6.3 金属与非金属材料的光学性质
6.3.1金属的光学性质
金属具有不透明性和高反射率，即吸收系数a和反射率R都很大。这是 由于金属的价带与导带重叠(无能隙)，使得电子已填充的能级上方有 许多空能级，所以频率分布范围很宽的各种入射辐射都可将电子激发 到能量较高的空能级中。
金属在白色光线下所呈现的颜色将取决于这种发射波的频率。
当光从真空进人较致密的材料时，其速度降低，引起光的偏折，这种现 象称为光的折射。
引起光速变慢的原因是光波中的电场引起介质极化。
6.2材料与光的相互作用
6.2材料与光的相互作用
6.2.2 光的反射与表面光泽
反射光强度与入射光强度之比，称为反射率。其值与入射光的彼长，介质 的种类有关，入射角越大，表面故光洁及光的吸收越小，垂直入射时：
6.1 有关的基础理论
大多数金属的价带没有被电子占满，而且常有价带与导带重叠的情况。 绝缘体的价带刚好被电子占满，导带与价带之间的禁带很宽，电子不容 易依靠热激发跃迁到导带。半导体的能带结构与绝缘体相似，只是禁带 较窄，电子容易受激发而跃迁到导带。
6.1 有关的基础理论
(3)定域能级 杂质原子和缺陷的存在破坏了原来完整的晶格周期性。在这些晶格周期 性遭到破坏的地方，有可能在禁带中产生一些特殊的能量状态，称为 “束缚态”。即当部分电子(或空穴)被束缚在这些地区附近时，它们的 能量值可能落在禁带中，形成一些新的特殊能级，故称这些被束缚的电 子(或空穴)的特殊状态的能级为定域能级，或局部能级。
6.2材料与光的相互作用
6.2.3光的吸收和颜色
（1）光的吸收
(2)材料的颜色
6.2材料与光的相互作用
6.2.3光的吸收和颜色
固体材料对光的吸收机理是:当光通过固体时，外层电子获得能量，从 低能态向高能态跃迁，即电子吸收了光子的能量，从基态跃迁到激发态 。电子跃迁的形式有以下4种:
①禁带跃迁(直接跃迁)。 ②由于晶体缺陷引起的电子跃迁。 ③过渡金属、稀土或其他未填满电子壳层离子的内部电子跃迁。 ④电子从一个离子转移到另一个离子的电荷转移过程。
6.1 有关的基础理论
由多余价电子引起的定域能级又称施主能级，这种杂质称为施主杂质。 这种能接受价带中价电子的定域能级称为受主能级。
6.1 有关的基础理论
6.1.2 光谱简述
根据频率由低到高的顺序，电磁波谱包括无线电波、微波、红外光、可见光、 紫外光、X射线、γ射线及宇宙射线。
6.1 有关的基础理论
6.2材料与光的相互作用
6.2.2 光的反射与表面光泽
固体的折射率大，反射率就大，反之亦然。这意味着在光学系统中，当 折射率增大时，反射损失增加。在有些光学工程应用中，希望强折射和低反 射相结合。实现这一目的通常采用表面涂层技术。
6.2材料与光的相互作用
大多数材料的表面并不是完全光滑的，因此，在表面上产生大量各个方向的 漫反射，随着表面粗糙度增大，镜面反射量逐渐减少，漫反射量增大。镜面 反射的反射光线具有较强的方向胜，因而有较亮的光泽。
许多纯的共价固体和离子固体，本质上是透明的，但往往由于加工过 程中在其内部形成孔而变得不透明。
许多半导体材料吸收可见光，因而是不透明的。
6.3 金属与非金属材料的光学性质
6.3.2非金属材料的光学性质
(2)非金属材料的颜色
当材料的禁带宽度相应于可见光区域的某一光子频率时，往往呈现特殊的颜 色。 无机玻璃、食盐、氧化铝和金刚石等无色透明材料，都可通过掺人杂质离 子而呈现颜色。这是因为引人的杂质离子在价带与导带之间形成附加的局部 能级，使得材料对人射光的某些波长有选择地强烈吸收，因而使材料呈现颜 色。 用于玻璃、搪瓷等材料着色的颜料，要求在高温时保持颜色稳定性。 陶瓷颜料不仅要求在高温时稳定，而且要求在硅酸盐系统中是惰性的。
6.3 金属与非金属材料的光学性质
6.3.2非金属材料的光学性质
(1)非金Leabharlann 材料的透明性非金属是否透明取决于其能带结构。绝缘体基本上对可见辐射透明，因 为绝缘体具有相当宽的禁带，以致可见光不足以引起电子激发。
在多相材料中，由于折射率在相界发生不连续的变化，光线会被相 界反射或散射。这种内反射和散射造成光线的漫透射。
6.2材料与光的相互作用
6.2.4 发光
（1）材料的发光现象 一般无机固体从外界吸收能量使电子处于激发态后(从价带跃迁到导带) ，又会自发地衰减到基态(回到价带)，所吸收的能量或以热的形式传递 给晶格，或以电磁辐射的形式发射出来。若发射出来的是可见光或近似 可见光，则称这种现象为发光。为了区别物质在高温下所发出的光，有 时也称这种光为冷光。 (2)固体材料的发光原理 材料能否发光，发光时间的长短均与其能带结构有直接关系。
第6章 材料的光泽与颜色
本章内容
6.1 有关的基础理论 6.2 材料与光的相互作用 6.3 金属与非金属材料的光学性质
6.1 有关的基础理论
6.1.1能带理论简述
材料的光学性质与其内部电子的能量状态及电子跃迁有密切的关系。
例如原来的N个相同的1s能级，现在分裂成N个能量差别极微小的能级，构成一个 能带，即电子的共有化运动使电子能级分裂为能带。
6.1.2 光谱简述
根据频率由低到高的顺序，电磁波谱包括无线电波、微波、红外光、可见光、 紫外光、X射线、γ射线及宇宙射线。
6.2材料与光的相互作用
对于给定波长的光辐射，可认为是由一些光子构成的。光子的重要特性 是其能量、波长和频率之间有关系为:
光辐射具有波粒二象性
6.2材料与光的相互作用
6.2.1 光的折射和色散
6.1 有关的基础理论
能带的形成还与晶体原子间距有关。原子间距大，相互作用小，分裂小 而原子间距小，分裂就大。
6.1 有关的基础理论
(2)导带和价带 OK时，所有电子均处于最低能量状态。 满带：全部充满电子的能带 价带：能量值最高的满带，通常被价电子所占据 空带：全空的能带 导带：能量值最低的空带 禁带：导带与价带之间的电子能级不存在的区段