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《第二章紅外光學(xué)材料的光學(xué)性質(zhì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、第二章紅外光學(xué)材料的光學(xué)性質(zhì)§2.1引言§2.2反射§2.3透過(guò)率和吸收系數(shù)以及和溫度的關(guān)系§2.4折射指數(shù)、色散和折射指數(shù)的溫度關(guān)系§2.5散射§2.6發(fā)射率§2.7紅外材料的微波透射性質(zhì)§2.1引言紅外光學(xué)材料首先要注意的是它的光學(xué)性質(zhì)，然后確定該種材料所適用的光學(xué)波段，其后才能考慮它的力學(xué)、熱學(xué)性質(zhì)。在相同使用波段情況下，在各個(gè)材料之間進(jìn)行選擇，光學(xué)性質(zhì)是紅外光學(xué)材料最重要的基木性質(zhì)。紅外光學(xué)材料的光學(xué)性質(zhì)是一個(gè)廣泛的說(shuō)法，它實(shí)際上包含的內(nèi)容很多。有光的反射、理論透過(guò)率、吸收系數(shù)以及和溫度的關(guān)系、透過(guò)率與溫度的關(guān)系、折射指數(shù)以及折射指數(shù)的
2、色散關(guān)系和溫度關(guān)系、發(fā)射率和紅外光學(xué)材料的微波介電性質(zhì)等等。在本章中試圖對(duì)上述這些性質(zhì)作盡可能詳細(xì)的討論。對(duì)于每一種材料，希望能給出具體的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。§2.2反射損傷R5+斤2在第一章的（1?5?18）式屮表示了垂直入射光通過(guò)兩種不同介質(zhì)（其折射指數(shù)分別為ni和n2）界面時(shí)所產(chǎn)生的反射和透射。(2-2-1)(q-t-n2)2在求得上式的過(guò)程中是假定介質(zhì)電導(dǎo)率＜7=0o因而光在介質(zhì)中傳播吋沒(méi)有損耗。在電導(dǎo)率＜7工0的情況下，在界面的反射系數(shù)可表示為：(2-2-2)這里k是消光系數(shù)（參見(jiàn)第-章§4）,k備B為吸收系數(shù),對(duì)于紅外光學(xué)材料B值通常在lO-
3、lO-4,因之，消光系數(shù)k的數(shù)值在4X10"?4X1CT之間。和（n?l）2,（n+l）2相比是一個(gè)非常小的量。因而，在反射率的計(jì)算中完全可以忽略。于是,單面反射率通?？梢员硎緸?圖2.1實(shí)際光學(xué)窗口的反射和透射這里R是垂直入射時(shí)的反射率。如果入射光是斜入射，由于光的偏振現(xiàn)象(s?極化和p■極化)。反射率R就變得復(fù)雜。入射角小于30°時(shí)，(2-2-3)式可以用.另外，(2-2-3)式中，認(rèn)為折射指數(shù)為n的介質(zhì)的厚度是無(wú)窮大。因此，界面上只有一次反射。在實(shí)際的應(yīng)用中，如紅外窗口是有一定厚度的兩面拋光的平片。在空氣中,光線a(假定強(qiáng)度為1)垂直入射
4、到窗口的A面，b光線是A面的反射光，其強(qiáng)度是(2-2-3)式所表示的Ro窗口材料對(duì)紅外光是透明的(雖有吸收但認(rèn)為吸收很小)，進(jìn)入窗口內(nèi)部的入射光強(qiáng)度為1一R。這光線到達(dá)另一介面B,則會(huì)再次發(fā)生反射，其反射仍遵守(2?2?3)式，只不過(guò)其強(qiáng)度要乘以系數(shù)(1—R)。從B面反射向A面的光到達(dá)A面會(huì)再次反射，回到B面，而透射部分則迭加到在A面的反射光中。在窗口內(nèi)部往復(fù)反射和透射，其強(qiáng)度逐次減弱，最后考慮了A面和B面的反射后總的反射率r可表小為:(2-2-4)2R12n=1?1+/?1+/從式(2-2-4)看出，對(duì)于兩面拋光的紅外光學(xué)材料，總反射r>R,
5、但是它并不是R的2倍。反射損失唯一決定于材料的折射指數(shù)。因而，理論透過(guò)率T=l-r也就決定于反射損失。對(duì)于每一種材料是一個(gè)確定的值。在表1中列出了一些紅外光學(xué)材料的折射指數(shù)、單面反射率、雙面反射率及理論透過(guò)率。圖2.2表示了理論透過(guò)率和折射指數(shù)的關(guān)系。90-80-70-60-50-GaAs40--1.01.52.02.5折射指數(shù)nI3.03.54.0熱壓NfeF?MeF/*CaF.?若英MgOMgAlQ.力藍(lán)寶石?ALONYQ)?ZrO?■SuN/.CVDZnSZnSe??金剛石SiC■■CdTe.GaP圖2.2紅外材料理論透過(guò)率與折射指數(shù)關(guān)系
6、表2.1—些紅外光學(xué)材料折射指數(shù)、單面反射率、雙面反射率及理論透過(guò)率材料折射指數(shù)/［、2R="T5+1丿(%),2R伙)1+/?理論透過(guò)率（％）石英1.54274.5&691.3Si3N42.0411.720.979.1SiC2.5619.23268A1ON1.79814.885.2MgAl2O41.6986.512.587.5藍(lán)寶石1.7126.912.987.1ZrO22.077912.32080Y2O31.952710.31&881.2La摻雜Y2O31.952710.318.881.2MgO1.6976.612.387.7CaF°1.4
7、33.136.094.0MgF21.42.75.2594.75熱壓MgF21.3562.34.595.5GaP2.9023.738.461.6GaAs3.27628.3344.1555.85CVDZnS2.201424.675.4M-ZnS2.201424.675.4CVDZnSe2.4016.952971CaTe2.67220.734.365.7InP3.4253046.253.7Ge4.00323652.947.1Si3.42619.546.153.9金剛石2.37616.52&471.6注：折射指數(shù)和波長(zhǎng)有關(guān)。這里為了計(jì)算反射率和理論透過(guò)
8、率、折射指數(shù)的色散引起的誤差＜1%O因而對(duì)于屮波材料取3um處，對(duì)長(zhǎng)波材料取10um處的折射指數(shù)?！?.3透過(guò)率和吸收系數(shù)以及和溫度的關(guān)系2.3.1概
