n1sinθ1=n2sinθ2
材料的光学性质和主要应用
光路可逆原理： 当光线从第二介质中沿着原来的折射线从 相反方向入射到界面并经过折射后，在第一 介质中必定逆着原入射线的方向射出。同理， 根据反射定律，若光线沿反射线从相反方向 入射，经过界面反射后必定逆原入射线的方 向射出。
介质的折射率是大于1动量 最小的能量单元称为“光子”。
h
光子具有分p 立h的/动量，数值为：
光照射到物体上就相当于一串光子打到 物体表面，它们对材物料的光体学性质会和主产要应用生一定的压力
光子的能量和动量虽小，却不能再分割。 最微弱的光源至少发射一个光子，要么不发 射，不能发射半个光子，即光子是不可分的。 波动理论认为光强在球面上的均匀分布， 在这里只能理解为球面上各个探测器接收到 这个光子的概率相等。只有等这个光源发射 了许多光子之后，球面上每个探测器积累接 收到这个光子数才会相等。
材料的光学性质和主要应用
可见光：人眼能感受到的，其波长大约在390～770nm 范围，对应的频率范围是7.7×1014～4.1×1015Hz。
光波是一种横波。由于人的视觉、植物的光合作用， 以及绝大多数测量光波的仪器对光的反应主要由光波中的电 场所引起，磁场对介质的作用远比电场要弱，而且一旦得到 电场强度就可以算出磁场强度，因此实际讨论中往往只考虑 电场的作用，而将磁场忽略。所以电场强度矢量被直接作为 “光矢量”。
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基本规律： （1）光在均匀介质中的直线传播定律； （2）光通过两种介质的分界面时的反射定 律和折射定律； （3）光的独立传播定律和光路可逆性原理。
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入射角、反射角、折射角含义
材料的光学性质和主要应用
反射定律：反射线与入射线位于同一平面 （即入射面）内，并分别处在法线的两侧； 反射角等于入射角。
光波的传播伴随着光能量的流动。在单位 时间里流过垂直于传播方向的单位截面积的 能量称为光波的能流密度。
材料的光学性质和主要应用
3. 光的干涉和衍射（波动性） 光的波动性主要表现在它有干涉和衍射 及偏振等特性。所谓双光束干涉就是指两束 光相遇以后，在光的叠加区，光强重新分布， 出现明暗相间、稳定的干涉条纹。
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不同组成、不同结构的介质的折射率是不 同的。影响n值的因素有下列四方面：
❖ 构成材料元素的离子半径
❖ 材料的结构、晶型和非晶态
❖ 材料所受的内应力
❖ 同质异构体
材料的光学性质和主要应用
构成材料元素的离子半径
介质的折射率随介质的介电常数ε的增 大而增大。 ε与介质的极化现象有关。当光的 电磁辐射作用到介质上时，介质的原子受到 外加电场的作用而极化，正电荷沿着电场方 向移动，负电荷沿着反电场方向移动，这样 正负电荷的中心发生相对位移。外电场越强 ，原子正负电荷中心居里愈大。由于电磁辐 射和原子的电子体系的相互作用，光波被减 速了。
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基本公式：
v
光波在不同介质中的传播速度不同，而光振动的频率不 变，因此相同频率的光波在不同介质中可有不同的波长。如 果不特别说明，通常使用的是真空中的波长值。
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电磁波在介质中的速度： v c
rr
c 1 0 0
n rr
n c v
材料的光学性质和主要应用
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2. 光的电磁性 光是一种电磁波，它是电磁场周期性振动的传播所形 成的。在光波中，电场和磁场总是交织在一起的。变化着的 电场周围会感生出变化的磁场，而变化着的磁场周围又会感 生出另一个变化的电场，如此循环，电磁场就以波的形式朝 着各个方向向外扩展。
材料的光学性质和主要应用
材料的光学性质 和主要应用
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概述
材料对可见光的不同吸收和反射性能使世界五光十色。
光学玻璃的应用 光通信纤维玻璃 钕玻璃 光学塑料 微波炉容器 …………
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光传播的基本理论
1. 波粒二象性 2. 光子是同时具有微粒和波动两种属性的特殊物质，是 光的双重本性的统一。 3. 在涉及光传播特性的场合，只要电磁波不是十分微弱， 经典的电磁波理论还是完全正确的。当涉及光与物质相互作 用并发生能量、动量交换的问题时，才必须把光当做具有确 定能量和动量的粒子流来看待。（光波和光子)
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当介质材料的离子半径增大时，其ε增大 ，因而n也随之增大。
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材料的结构、晶型和非晶态
折射率除与离子半径有关外，还与离子的 排列密切相关。对于非晶态（无定型体）和 立方晶体这些各向同性的材料，当光通过时， 光速不因传播方向改变而变化，材料只有一 个折射率，称之为均质介质。但是除立方晶 体以外的其他晶型，都是非均质介质。光进 入非均质介质时，一般都要分为振动方向相 互垂直、传播速度不等的两个波，它们分别 构成两条折射光线，这个现象称为双折射。
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双光束干涉的条件：两束光的频率相同、 振动方向一致并且有固定的位相关系。（相 干光）
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光的衍射（绕射）：当光波传播遇到障碍物时，在一定程 度上能绕过障碍物而进入几何阴影区。
只有当光遇到的障碍物或狭缝的尺寸与其波长相比可以 相比拟时，衍射现象才明显地表现出来。日常所见到的一般 物体与光的波长相比都可称是巨大的障碍物，所以光波通常 表现直线传播性质。
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总之，光既可以看作光波又可以看作光子 流。光子是电磁场能量和动量量子化的粒子， 而电磁波是光子的概率波。光作为波的属性 可以用频率和波长来描述，而作为光子的属 性则可以用能量和动量来表征。
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光的反射和折射
1. 反射定律和折射定律 2. 光波入射到两种媒质的分界面以后，如果 不考虑吸收、散射等其他形式的能量损耗， 则入射光的能量只在两种介质的界面上会发 生反射和折射，能量重新分配，而总能量保 持不变。
折射定律：折射线位于入射面内，并和入射 线 射角分ssiinn的别12 正处 n弦在21 和法折线射的角两的侧ssiinn正； 12弦对之单n 2比色是光一而个言常，数入。
材料的光学性质和主要应用
材料的光学性质和主要应用
两种材料的相对折射率与它们的绝对折 射率之间的关系为：
折射定律：
n21=n2/n1