无机材料光学性能1、折射率定义，影响因素介质对光的折射性质 光在真空和材料中的速度之比即为材料的绝对折射率。

介质材料的折射率一般为大于1的正数。

折射实质：介质密度不同 光通过时速度不懂折射率的影响因素（1）构成材料元素的离子半径(离子半径+ 介电系数+ 折射率+)（2）材料的结构、晶型、非晶态（3）材料的内应力（4）同质异构体 温度+折射率-2、散射本质：光波遇到不均匀结构产生次级波，与主波方向不一致，与主波合成出现干涉现象，使光偏离原来的方向，引起散射。

8、影响材料透光性的原因。

影响材料散射的原因？晶体双折射对散射的影响？ 吸收系数:材料的性质相关。

反射系数:相对折射率、表面粗糙度相关散射系数: 影响透光性的主要因素。

影响材料散射的原因：（1）材料的宏观及显微缺陷：材料中的缺陷与主晶相不同，于是与主晶相具有相对折射率，此值越大，反射系数越大，散射因子也越大，散射系数变大。

（2）晶粒排列方向的影响：各向异性体，存在双折射。

多晶无机材料，相邻晶粒之间的结晶取向不同,晶粒之间会产生折射率的差别，引起晶界处的反射与散射损失。

影响多晶无机材料透光率的主要因素就是晶体的双折射率。

左晶粒的寻常光折射率n0与右晶粒的非寻常光折射率ne两个晶粒相对折射率相同， n0/n0=1，无反射损失；n0/ne =1，S=0,K=0;n0/ne >1，S 、K 都较大（S 吸收系数K 散射因子）应用：α-Al2O3晶体的n0=1.76，ne =1.768，若相邻晶粒的取向互相垂直，晶界面的反射系数为：m=(n0/ne-1)^2/(no/ne+1)^2 材料厚2mm ，晶粒平均直径为10μm ，理论晶界为200个，由于晶界的反射损失，剩余光强： 反射损失小 d >>λ时，S=3KV/4R,n 21=n0/ne =1.768/1.76≈1，K ≈0，S ≈0，折射损失小（3）气孔引起的散射损失：所以气孔引起的反射、散射损失比杂质、不等向晶粒排列等因素引起的损失大。

气孔引起的散射损失与气孔的直径有关。

应用：改善烧结工艺（热等静压烧结、热压烧结），使气孔直径减小到0.01μm （小于可见光波长的1/3)，气孔的含量0.63%， Al2O3陶瓷透光: 材料厚3mm ：9、材料吸收带边/带隙宽度的计算，光吸收的一般律及光散射的一般规律、公式计算？ 材料厚度计算：α 取决于材料的性质和光的波长。

1． 一入射光以较小的入射角i 和折射角r 通过一透明玻璃板,若玻璃对光的衰减可忽略不计,试证明：透过后的光强为(1-m)2、W ，W ´，W ´´分别为单位间内通过单位面积的入射光、反射光和折射光的能量流。

反射系数m = W ´/W 透射系数T ：W ´´/W=1-m=1- W ´/W621014.51760.1/768.11760.1/768.1-⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=m 02000%897.99)1(I m I =-())(0032.0276.1176.1106.00063.0)10005.0(322132122243334222434---=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=mm n n V R S πλπ0030032.00%99.099.0I I e I I ===⨯-此紫外吸收端相应的波长可根据材料的禁带宽度 求得：由于反射、吸收和散射引起的光剩余强度为：影响因素：散射质点大小、数量及与其他基体的相对散射率有关（1）质点大小 d > λ时， d > λ时，R 越小，V 越大，S 越大。

N ：单位体积内的散射质点数；R ：散射质点的平均半径；K ：散射因素，取决于基体与质点的相对折射率；V ：散射质点的体积含量。

d <λ/3时 d <λ/3时，R 越大，V 越大，S 越大。

（2）散射质点与基体的相对折射率越大，散射越严重。

5、解释材料吸光的物理本质。

1、价电子激发——取决于能带结构。

（1）金属能带结构特点：价带与导带之间没有禁带金属价电子未满带，吸收光子呈激发态，不用跃迁到导带即发生碰撞而发热。

吸收各种频率光。

（2）半导体、绝缘体对光的吸收：绝缘体材料的禁带宽度一般大于3.1eV ，不吸收可见光。

对于禁带宽度小于1.8eV 的材料，吸收可见光。

很多半导体材料的禁带宽度小于1.8eV ，2、晶格振动——取决于材料的振动特性：光子的能量转化为晶格振动能7、物体产生颜色的原因由于光吸收的选择性，导致物体吸收一定波长范围的光，而反射或透射其他波长范围的光，从而使物体显现出不同的颜色。

物质呈现的颜色，是光和物体相互作用所引起的，或是物质内部电子在不同能级间跃迁的结果。

颜色的起因可归结为光在物质中传播时由于反射、透射、散射等物理过程所引起。

10、提高无机材料透光性的措施？提高原材料纯度，降低杂质含量掺加外加剂、降低气孔率工艺措施，降低气孔率，使晶粒定向排列λc h hr E g ×==gE hc =λS J h .1063.634 _×=ri r i n ==sin sin 21m n n W W =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=22121'11xS em I I )(20)1(+--=αR x KV Sx e I e I I 4300--==R KV S 43=2224342132⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-=n n V R S λπ1、载流子定义，种类载流子是指物质内部运载电荷的自由粒子。

导电：载流子电场下定向移动电子、空穴——电子电导——霍尔效应离子（正离子、负离子及其空位）——离子电导——电解效应2、离子电导、电子电导、本征电导、固体电解质、压敏效应、正温度系数效应定义本征电导：晶格点阵上的离子定向运动以热缺陷（空位、离子）作为载流子离子电导：载流子为离子的电导。

电子电导：载流子是电子或者空穴。

固体电解质：具有离子电导性质的固体物质。

压敏效应：对电压变化敏感的非线性电阻效应。

临界电压VC以下电阻高无电流通过；当电压大于VC时，电阻迅速降低，让电流通过。

PTC效应：电阻率随温度升高发生突变，增大了3个以上数量级。

电阻率突变温度在相变（四方相与立方相转变）温度或居里点。

3、电解效应、霍尔效应定义及应用电解效应：离子电导的特征。

离子的迁移伴随着一定的质量变化，离子在电极附近发生电子得失，产生新的物质，这就是电解现象。

霍尔效应：电子电导的特征是具有霍尔效应。

沿试样x轴方向通入电流I（电流效应Jx），Z轴方向加一磁场Hz，那么在y轴方向将产生一电场Ey，这一现象称为霍尔效应。

利用霍尔效应可检验材料是否存在电子电导。

4、n型、p型半导体及金属、本征半导体和绝缘体的能带结构图，及带隙大小。

n型半导体：在半导体基体中掺入施主掺杂离子、取代基体原子，与基体原子形成共价后，还多出电子，这个“多余”的电子能级离导带很近（如图），比满带中的电子容易激发。

P型半导体：在半导体基体中掺入受主掺杂离子、取代基体原子，与基体原子形成共价后，还少了电子、出现了空穴，其能级离价带很近（如图）。

价带中的电子激发到空穴能级比越过整个禁带容易得多。

导体的能带结构有三种：（a）未满带+重带+空带；（b）满带+空带；（c）未满带+禁带+空带。

5、钛酸钡价控半导体及反应方程式和缺陷方程式书写，解释？La3+占据晶格中Ba2+的位置，没加一个La3+晶体中多于1个正电荷，为保持电中性，Ti4+每虏获一个电子形成Ti3+这个被虏获电子处于半束缚状态，易激发参与导电，此过程提供施主能级BaTiO3形成N型半导体。

6、离子电导、电子电导的影响因素1、电子电导的影响因素：[1] 温度的影响：温度对对迁移率和载流子浓度（主要）的影响。

本质是对载流子散射的影响[2] 缺陷的影响：杂质缺陷（形成新局部能级）组分缺陷（阳离子缺陷阴离子空位：非化学计量比的化合物中由于晶体化学组成的偏离形成离子空位或间隙离子的晶格）间隙离子缺陷2、离子电导影响因素[1]温度：根据离子电导率的公式σ= Aexp[-B/T]可以看出，电导率随温度按指数形式增加。

导电率对数与温度倒数呈线性关系。

低温杂质电导高温固有电导[2]晶体结构：根据离子电导率的公式σ= Aexp[-B/T]= a exp[-U/kT]，电导率随活化能U按指数规律变化。

活化能反映离子的固定程度，它与晶体结构有关。

熔点高的晶体，晶体结合力大，活化能也高，电导率就相对较低。

活化能影响因素：1离子电荷：低价离子比高价离子的活化能小,电导率大。

晶体结构状态：结构越紧密，可供移动的间隙小，离子迁移活化能高。

[3]晶格缺陷：离子导电是可移动离子的定向迁移，是离子与周围缺陷交换位置的结果。

根据离子电导率的公式σ=nqμ可以看出，电导率与离子浓度成正比。

离子性晶格缺陷的生成及其浓度是决定离子导电的关键。

晶格缺陷的生成与浓度的主要影响因素：[1] 温度：热激活生成晶格缺陷；[2]掺杂：不等价固溶掺杂形成晶格缺陷；[3]偏离化学计量：随气氛变化偏离7、离子电导需要具备的条件（1）电子载流子的浓度大小（2）离子晶体缺陷浓度大，并参与导电。

因此离子性晶格缺陷的生成及浓度大小是决定离子电导的关键。

8、离子电导、电子电导的迁移率和载流子浓度离子电导：对于本征电导，载流子有晶体本身热缺陷提供载流子浓度：热缺陷浓度：取决于温度和离解能杂质离子浓度：杂志数量和种类。

迁移率：μ=v/E=(a2ν o q/6kT) exp(-U0/kT)a——晶格距离，ν o——间隙离子的振动频率，q——间隙离子的电荷数，k——0.86×10-4ev/k，U0——无外电场时间隙离子的势垒。

电子电导：半导体和绝缘体的电子能态量子化，采用有效质量m*来表示迁移率。

有效质量决定于晶格，电子与空穴的有效质量的大小与半导体材料的性质有关。

τ与晶格缺陷和温度有关。

温度越高，晶体缺陷越多，电子散射几率越大，τ越小。

迁移率大小由载流子的散射强弱决定。

散射越弱，τ越长，迁移率μe越高。

影响散射的因素：1晶格散射：晶格中的原子在其平衡位置作微振动，原子振动的具体表现形式为声子，晶格振动的散射可以看作声子与电子的碰撞；2电离杂质散射：电离杂质产生的正负电中心对载流子有吸引和排斥作用，当载流子经过带电中心附近就会产生散射（影响因素：掺杂浓度和温度）。

3、磁性的分类：抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性1）抗磁性物质的原子（离子）磁矩为0，不存在永久磁矩，外加磁场使电子轨道改变感生与外加磁场方向相反的磁矩2）顺磁性（弱磁性）顺磁性主要来源于无论外加是否存在都有的电子（离子）的固有磁矩。

无外加磁场时，原子的固有磁矩呈无序状态，原子宏观上不呈现磁性，外加磁场作用下，原子磁矩比较规则的取向，物质显示极弱的磁性。