文档介绍：1固体光学与光谱学(Solid State Optics & Spectroscopy) 廖源中国科技大学物理系 Address: 物理楼 303 房间 Tel: 3607142 Email: ******@ustc. 2 参考书: 1.《半导体光学》(Semiconductor optics, Springer- Verlag ), ,世界图书出版公司,1999 年 2.《发光学与发光材料》,徐叙瑢,苏勉曾主编, 化学工业出版社, 2004 年 3.《半导体光谱和光学性质》,沈学础著,科学出版社, 2002 年教材: 《固体光谱学(Solid State Spectroscopy) 》, 方容川编著,中国科学大学出版社, 2003 年 3绪论(Introduction) 主要内容一、研究内容二、光学的发展简史三、课程安排 4 光是一种重要的自然现象,我们之所以能看到客观世界中的景象,是因为眼睛接受物体发射、反射或散射的光。一、研究内容《固体光学与光谱学》是关于光(电) 与物质相互作用的性质、规律、及其应用研究的学科。 5 具体内容: ?引入描述固体光学性质的若干基本参量及其相互间的关系 ?通过研究光吸收和光发射规律来获得固体中的电子态、能带结构及其它各种激发态的知识如:介电系数( ?)、复折射率( n )、 复极化率( ??)、光电导率( ?) ... ... 如:激子态、极化激元、声子态、缺陷态 ... ... 6 ?典型的半导体吸收光谱 7 固体吸收光谱的主要特征: ?基本吸收区: 价带(电子) ?导带,伴随光电导, ?? 10 5 ~10 6 cm -1 ?激子吸收峰: 激子态?自由载流子吸收: 导带(价带)中的电子(空穴) ?声子吸收带: 光与晶格振动模式间的作用, ??杂质吸收?自旋波量子吸收和回旋共振吸收离子晶体: 10 5 cm -1非极性晶体: 10 1 -10 2 cm-1 8 ?著名科学家丁肇中在 世界科技大会上题为“探求自然界的基本构造”的演讲, “…回顾世界科学和技术的发展,中国有着重要的贡献:在科学上, 光与物质相互作用的研究是最早的物理课题,公元前四世纪周朝墨子的著作中就有这方面的详细记载”。例如,墨子《经说下》第四十三中: “光至, 景(ying )亡,若在,尽古( ku)息。? 世纪春秋出土丝光瓷器: 纳米贵金属颗粒镶嵌的瓷器,在阳光下色彩斑斓?-3 世纪, Archimede 利用巨型透镜会聚太阳光焚烧敌舰的故事二、光学的发展简史?萌芽时期:远古~15世纪末、 16世纪初 9 从墨翟开始的两千多年的漫长岁月构成了光学发展的萌芽时期,在此期间光学发展比较缓慢。到 15世纪末和 16世纪初,凹面镜、凸面镜、眼镜、透镜以及暗箱和幻灯等光学元件的相继出现,预示着新的时期即将到来。 10 ?几何光学时期: 16世纪初~19世纪初这一时期可以称为光学发展史上的转折点。在这个时期,建立了光的反射定律和折射定律,奠定了几何光学的基础。同时为了提高人眼的观察能力, 人们发明了光学仪器,第一架望远镜的诞生促进了天文学和航海事业的发展,显微镜的发明给生物学的研究提供了强有力的工具。到 17世纪中叶,基本上已经奠定了几何光学的基础。