FunctionMaterialsFunctionMaterials主讲：主讲：孙彦彬孙彦彬副教授副教授Email:ybs@jlu.edu.cnEmail:ybs@jlu.edu.cnTel:13944881671Tel:13944881671材料的光学性质是光材料的光学性质是光((自自XX射线至毫米射线至毫米波的电磁波波的电磁波，，波长为波长为1010--44~l~l0022μμmm))与材料的与材料的相互作用而使材料所表现出的特性相互作用而使材料所表现出的特性。。如果如果光与材料相互作用的光强较弱光与材料相互作用的光强较弱，，场强的线场强的线性项起作用性项起作用，，光与材料的相互作用就产生光与材料的相互作用就产生各种线性光学效应各种线性光学效应。。如吸收如吸收、、反射反射、、全反全反射射、、透射透射、、折射折射、、色散色散、、散射以及各种现散射以及各种现象中有关光偏振态改变的效应等象中有关光偏振态改变的效应等。。这种利这种利用线性光学效应传输光线的材料为光学介用线性光学效应传输光线的材料为光学介质材料质材料((OpticalmedOpticalmedMediumMediumMaterialsMaterials))。。7.17.1光学材料概述光学材料概述光学材料主要是光介质材料光学材料主要是光介质材料。。光学介质光学介质材料可以以折射材料可以以折射、、反射和透射的方式改变光反射和透射的方式改变光线的方向线的方向、、强度和位相强度和位相，，使光线按预定的要使光线按预定的要求传输；也可以吸收或透过一定波长范围的求传输；也可以吸收或透过一定波长范围的光线而改变光线的光谱成分光线而改变光线的光谱成分。。其主要性能参其主要性能参数有两个：光谱通过率和光学色散数有两个：光谱通过率和光学色散，，即不同即不同波长下的透过率和折射率波长下的透过率和折射率。。光学介质材料从光学介质材料从形态及组成上可分为形态及组成上可分为55类：光学玻璃类：光学玻璃、、光学光学晶体晶体、、光学塑料光学塑料、、光学薄膜和光学纤维光学薄膜和光学纤维。。7.27.2激光材料激光材料激光激光，，又名镭射又名镭射(LASER)(LASER)，，来源于经来源于经受激辐射引起光频放大的英文受激辐射引起光频放大的英文（（LightLightAmplificationAmplificationbybyStimulatedStimulatedEmissionEmissionofofRadiattonRadiatton的缩写的缩写))。。原意表示光的放大及原意表示光的放大及其放大的方式其放大的方式，，现在用作由特殊振荡器发现在用作由特殊振荡器发出的品质好出的品质好、、具有特定频率的光波之意具有特定频率的光波之意。。77..22..11激光的产生激光的产生光的产生总是和原于中电子的跃迁有光的产生总是和原于中电子的跃迁有关关。。假如原子处于高能态假如原子处于高能态EE22，，然后跃迁到然后跃迁到低能态低能态EE11，，则它以辐射形式发出能量则它以辐射形式发出能量，，其其辐射频率为辐射频率为hEE12能量发射可以有两种途径：一是原子无规能量发射可以有两种途径：一是原子无规则地转变到低能态则地转变到低能态，，称为自发发射；二是一个称为自发发射；二是一个具有能量等于两能级间能量差的光子与处于高具有能量等于两能级间能量差的光子与处于高能态的原子作用能态的原子作用，，使原子转变到低能态同时产使原子转变到低能态同时产生第二个光子生第二个光子，，这一过程称为受激发射这一过程称为受激发射，，见图见图77--11。。受激发射产生的光就是激光受激发射产生的光就是激光。。图7-1受激发射当光入射到由大量粒子所组成的系统时当光入射到由大量粒子所组成的系统时，，光的吸收光的吸收、、自发辐射和受激辐射三个基本自发辐射和受激辐射三个基本过程是同时存在的过程是同时存在的。。在热平衡状态在热平衡状态，，粒子粒子在各能级上的分布服从玻耳兹曼分布律：在各能级上的分布服从玻耳兹曼分布律：NNii＝＝NNeeee--KKii/kT/kT，，其中其中NNii从为处在能级从为处在能级EEii的粒子数；的粒子数；NNee为总粒子数；为总粒子数；kk为玻耳兹曼常数；为玻耳兹曼常数；TT为体为体系的绝对温度系的绝对温度。。因为因为EE22>>EEll，，所以高能级上所以高能级上的粒子数的粒子数