光学超材料

历年光学选择题集锦

1、在杨氏双缝干涉实验中，如果用薄云母片盖住下缝，则干涉条纹将 。 [ ] （A）条纹上移，干涉条纹之间的距离不变 （B）条纹上移，干涉条纹之间的距离变小 （C）条纹下移，干涉条纹之间的距离不变 （D）条纹下移，干涉条纹之间的距离变大 1、在杨氏双缝干涉实验中，如果将两缝的间距加倍，则干涉条纹的间距 。 [ ] （A）是原来的二分之一 （B）是原来的两倍 （C）是原来的四分之一 （D）是原来的四倍

2、玻璃棱镜的折射棱角A为60°，对某一波长的光其折射率n为1.6，则棱镜的最小偏向角

是

。

[ ]

（A）43°44ˊ （B）46°16ˊ （C）60° （D）40°16ˊ

3、空气中有一会聚光束，在会聚前，垂直通过一块折射率为n，厚度为d的平板玻璃，则光束顶点距玻璃的位置 [ ] （A）移远

。

dd； （B）移近； nn（C）移远?1

有机光学材料

第7章 有机光学材料

§7.1 有机材料物理基础§7.2 有机发光材料 §7.3 有机光伏材料

§7.4 有机光学非线性材料

光学材料与元件制造第七章

有机光学材料

7.1 有机材料物理基础

有机化合物的主要特征:都含有碳原子,即 都是含碳化合物或碳氢化合物. 绝大多数有机化合物也都含有氢,从结构 上看,所有的有机化合物都可以看作碳 氢化合物以及从碳氢化合物衍生而得的 化合物。 对 CO 、 CO2 、 CO32- 等简单化合物习惯上还 是称作无机化合物.

光学材料与元件制造第七章

有机光学材料

1. 有机化合物的分子结构名称 组成 分子结构 沸点(℃)

分子内的键以共价键为主(共价单键、 双键、三键)

甲烷

CH4

-164

力的大小与距离的平方成反比

乙烷

C2H6C3H8 C4H10 C5H12 C6H14

-88.6-42.1 -0.5 36.1 69.0

丙烷

分子之间以较弱的氢键或范德华键 相互连接

丁烷

力的大小与原子距离的六次方成反比戊烷

有机材料显得柔软，熔点低，导电 性能差，抗环境稳定性差

戌烷

光学材料与元件制造第七章

有机光学材料

Family

Characteristic UnitsR OH

Represen

红外光学材料

红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点

红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i,ii,iii]：

（1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。

（3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。

（4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。

表2-1 常用红外光学材料的特性

材料 锗 硅

硫化锌（CVD） 硒化锌（CVD）

AMTIR I 氟化镁 蓝宝石 三硫化砷 氟化钙 氟化钡

Ge28As12Se60 Ge20As15Se65

折射率（4μm）

4.0243 3.4255 2.252 2.4331 2.5141 1.3526 1.6753 2.4112 1.4097 1

红外光学材料

红外光学系统与可见光光学系统的主要区别在于只有有限的材料可有效应用于中波红外和长波红外波段，能同时应用于这两个波段的材料就更少。表2-1列出了几种比较常用的红外光学材料及其重要特性。 2.2.1红外光学材料的特点

红外光学系统中所使用的材料一般具有以下特点[i,ii,iii]：

（1）红外材料不仅种类有限，而且价格昂贵（一般在几千到几万元一公斤）。 （2）某些材料的折射率温度系数（dn/dt）较大，导致焦距随温度的漂移较大。如果工作温度范围较宽，则必须适当的选择红外光学材料或采取必要措施进行补偿。

（3）某些光学材料易碎，且化学稳定性差，使得加工以及安装困难，成品率不高。

（4）许多光学材料不透明，根据材料和波段的不同而表现出不同的颜色。 （5）红外光学材料受热时都会发生自辐射，导致杂散光形成。

表2-1 常用红外光学材料的特性

材料 锗 硅

硫化锌（CVD） 硒化锌（CVD）

AMTIR I 氟化镁 蓝宝石 三硫化砷 氟化钙 氟化钡

Ge28As12Se60Ge20As15Se折射率（4μm）

4.0243 3.4255 2.252 2.4331 2.5141 1.3526 1.6753 2.4112 1.4097 1.458

光学非线性系数的测量 ·1·

非线性光学（nonlinear optics）

非线性光学，又称强光光学，是现代光学的一个分支，研究介质在强相干光作用下产生的非线性现象及其应用。在强光作用下物质的响应与场强呈现非线性关系，与场强有关的光学效应称为非线性光学效应。激光问世之前，基本上是研究弱光束在介质中的传播，确定介质光学性质的折射率或极化率是与光强无关的常量，介质的极化强度与光波的电场强度成正比，光波叠加时遵守线性叠加原理。在上述条件下研究光学问题称为线性光学。对很强的激光，例如当光波的电场强度可与原子内部的库仑场相比拟时，光与介质的相互作用将产生非线性效应，反映介质性质的物理量（如极化强度等）不仅与场强E的一次方有关，而且还决定于E的更高幂次项，从而导致线性光学中不明显的许多新现象。介质极化率P与场强的关系可写成

P＝α1E＋α2E＋α3E＋…

非线性效应是E项及更高幂次项起作用的结果。

常见非线性光学现象有：

①光学整流。E2项的存在将引起介质的恒定极化项，产生恒定的极化电荷和相应的电势差，电势差与光强成正比而与频率无关，类似于交流电经整流管整流后得

无机光学透明材料——透明陶瓷

一、基本概念

透明陶瓷（Transparent

ceramics）是指采用陶瓷工艺制备的具

有一定透光性的多晶材料，又称光学材料。一般多晶陶瓷的不透明性是由于非等轴晶系的多晶晶粒在排列取向上的随机性，导致晶粒间折射系数不连续，以及晶界效应，气孔等引起的散射等原因所致。在制备透明陶瓷时，通过采用高纯超细原料，掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制，浆砌块石和杂质充分排出并适当控制晶粒尺寸，试制品接近于理理论密度，从而制备出透明陶瓷[1]。制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的，同时具有高的对称性，一般为立方晶系。某些非立方晶系的陶瓷材料如六方相的氧化铝，一定条件下可以制的半透明（translucent)陶瓷。 透明陶瓷通常采用压力烧结【包括热压，等离子体压力烧结（ SPS)，热等静压（HIP）等】和气氛烧结（包括氢气烧结，氧气烧结和真空烧结等）等方法制备而成。

二、透明陶瓷的种类

透明陶瓷的种类按材料体系分为氧化物、氟化物、氮化物、氧氮化物、氧硫化物、硫化物、硒化物等透明陶瓷，随着技术的发展很可能出现更多种类的透明陶瓷的材料体系[2]。按性能分类，可分为透明结构陶瓷、透明功

无机光学透明材料——透明陶瓷

一、基本概念

透明陶瓷（Transparent

ceramics）是指采用陶瓷工艺制备的具

有一定透光性的多晶材料，又称光学材料。一般多晶陶瓷的不透明性是由于非等轴晶系的多晶晶粒在排列取向上的随机性，导致晶粒间折射系数不连续，以及晶界效应，气孔等引起的散射等原因所致。在制备透明陶瓷时，通过采用高纯超细原料，掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制，浆砌块石和杂质充分排出并适当控制晶粒尺寸，试制品接近于理理论密度，从而制备出透明陶瓷[1]。制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的，同时具有高的对称性，一般为立方晶系。某些非立方晶系的陶瓷材料如六方相的氧化铝，一定条件下可以制的半透明（translucent)陶瓷。 透明陶瓷通常采用压力烧结【包括热压，等离子体压力烧结（ SPS)，热等静压（HIP）等】和气氛烧结（包括氢气烧结，氧气烧结和真空烧结等）等方法制备而成。

二、透明陶瓷的种类

透明陶瓷的种类按材料体系分为氧化物、氟化物、氮化物、氧氮化物、氧硫化物、硫化物、硒化物等透明陶瓷，随着技术的发展很可能出现更多种类的透明陶瓷的材料体系[2]。按性能分类，可分为透明结构陶瓷、透明功

无机光学透明材料——透明陶瓷

一、基本概念

透明陶瓷（Transparent

ceramics）是指采用陶瓷工艺制备的具

有一定透光性的多晶材料，又称光学材料。一般多晶陶瓷的不透明性是由于非等轴晶系的多晶晶粒在排列取向上的随机性，导致晶粒间折射系数不连续，以及晶界效应，气孔等引起的散射等原因所致。在制备透明陶瓷时，通过采用高纯超细原料，掺入尽可能少的添加剂和工艺上的严格控制，浆砌块石和杂质充分排出并适当控制晶粒尺寸，试制品接近于理理论密度，从而制备出透明陶瓷[1]。制备透明陶瓷的首要条件是组成陶瓷的单晶体本身是透明的，同时具有高的对称性，一般为立方晶系。某些非立方晶系的陶瓷材料如六方相的氧化铝，一定条件下可以制的半透明（translucent)陶瓷。 透明陶瓷通常采用压力烧结【包括热压，等离子体压力烧结（ SPS)，热等静压（HIP）等】和气氛烧结（包括氢气烧结，氧气烧结和真空烧结等）等方法制备而成。

二、透明陶瓷的种类

透明陶瓷的种类按材料体系分为氧化物、氟化物、氮化物、氧氮化物、氧硫化物、硫化物、硒化物等透明陶瓷，随着技术的发展很可能出现更多种类的透明陶瓷的材料体系[2]。按性能分类，可分为透明结构陶瓷、透明功

K9：

K9(H-K9L，N-BK7)是最常用的光学材料，从可见到近红外（350-2000nm）具有优异的透过率，在望远镜、激光等领域有广泛应用。H-K9L(N-BK7)是制备高质量光学元件最常用的光学玻璃，当不需要紫外熔融石英的额外优点（在紫外波段具有很好的透过率和较低的热膨胀系数）时，一般会选择H-K9L。

紫外熔融石英：

紫外熔融石英（JGS1，F_SILICA）从紫外到近红外波段（185-2100nm）都有很高的透过率，在深紫外区域具有很高透过率，使其广泛应用于紫外激光中。此外，与H-K9L（N-BK7）相比，紫外级熔融石英具有更好的均匀性和更低的热膨胀系数，使其特别适合应用于紫外到近红外波段，高功率激光和成像领域。

氟化钙：

由于氟化钙（CaF2）在波长180nm-8um之内的透射率很高（尤其在350nm-7um波段透过率超过90%），折射率低（对于180 nm到8.0um的工作波长范围，其折射率变化范围为1.35到1.51）因此即使不镀膜也有较高的透射。它经常被用做分光计的窗口片以及镜头上，也可用在热成像系统中。另外，由于它有较高的激光损伤阈值，在准分子激光器中有很好的应用。氟化钙与氟化钡、氟化镁等同类物质相比具有更高的硬度。

高中物理竞赛教程(超详细) 第十讲 几何光学.txt性格本身没有好坏，乐观和悲观对这个世界都有贡献，前者发明了飞机，后者发明了降落伞。 第一讲 几 何 光 学 §1.1 几何光学基础

1、光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。

2、光的独立传播：几束光在交错时互不妨碍，仍按原来各自的方向传播。 3、光的反射定律：

①反射光线在入射光线和法线所决定平面内； ②反射光线和入射光线分居法线两侧； ③反射角等于入射角。 4、光的折射定律：

①折射光线在入射光线和法线所决定平面内； ②折射光线和入射光线分居法线两侧； ③入射角与折射角满足；

④当光由光密介质向光疏介质中传播，且入射角大于临界角C时，将发生全面反射现象（折射率为 的光密介质对折射率为的光疏介质的临界角）。 §1.2 光的反射

1.2.1、组合平面镜成像：

1.组合平面镜 由两个以上的平面镜组成的光学系统叫做组合平面镜，射向组合平面镜的光线往往要在平面镜之间发生多次反射，因而会出现生成复像的现象。先看一种较简单的现象，两面互相垂直的平面镜（交于O点）镜间放一点光源S（图1-2-1），S发出的光线经过