موضوع مقاله: خواص نوری مواد غیر فلزی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # خواص نوری مواد غیر فلزی | مقدمه: ضریب شکست "n" یک ماده به عنوان نسبت سرعت نور در خلاء cبرسرعت نور در آن ماده یا n=c/v تعریف می‌شود. | ## بخش 1: خواص نوری مواد غیر فلزی | این اثر به وسیلهٔ جدایی اجزای رنگی سازنده پرتویی از نور سفید که به یک منشور تابانده می‌شود، نشان داده می‌شود. هر کدام از رنگ‌ها هنگامی که به منشور وارد و از آن خارج می‌شوند، به میزان متفاوتی شکست می‌خورند. ضریب شکست نه تنها بر مسیر شهودی نور اثر می‌گذارد بلکه، همانگونه که به‌طور خلاصه توضیح داده شد بر شکست نوری که در سطح منعکس می‌شود نیز تأثیر می‌گذارد. از آنجا که پدیدهٔ شکست به دلیل پولاریزه الکترونیکی نور مریی در فرکانس‌های به نسبت بالا می‌باشد، بنابراین می‌توان ثابت دی الکتریک را با توجه به ضریب شکست و با استفاده از معادله بالا حساب کرد. به علت تأخیر تابش الکترو مغناطیس در یک محیط در نتایجٔ پولاریزه شدن الکترونیکی، اندازه اتمهای اصلی یا یونها تأثیر قابل توجهی بر اندازه بزرگی این اثر دارند. بطور کلی هر چه یک اتم یا یون بزرگتر باشد پولاریزه شدن الکترونیکی هم بزرگتر خواهد بود و ضریب شکست بزرگتر می‌باشد. برای سرامیک‌های با ساختارهای کریستالی مکعبی، ضریب شکست بستگی به جهت کریستالوگرافیک دارد. (به عبارت دیگر ایزوتروپیک است) اگر چه بلورهای غیر مکعبی دارای ضریب شکست ناهمسان هستند یعنی ضریب شکست در امتداد مسیری که یونها دارای بیشترین چگالی هستند، بزرگترین است. | ## بخش 2: خواص نوری مواد غیر فلزی | بازتاب وقتی تابش نور از یک محیط به محیط دیگری که دارای ضریب شکست متفاوتی است انتقال می‌یابد، بخشی از نور در سطح بین دو محیط پخش می‌شود، حتی اگر هر دو شفاف باشند. از آن جایی که ضریب شکست یک جامد بستگی به طول موج نور تابع دارد بنابراین بازتاب پذیری با طول موج تغییر می‌کند. کاهش بازتاب پذیری برای عدسی‌ها و وسایل نوری دیگر بواسطه پوشش سطح بازتاب با لایه‌های بسیار نازکی از مواد دی الکتریکی مثل منیزیم فلویورید، به‌طور عمده ای حداقل می‌شود. انتقال پدیده‌های جذب، بازتاب و انتشار ممکن است در مسیر عبور نور در جسم جامد شفاف مشاهده شود. در این معادله فرض می‌شود که محیط یکسانی دربیرون از سطوح عقبی و جلویی وجود دارد؛ بنابراین شکست نوری که در ماده شفاف انتقال می‌یابد بستگی به هدر رفتی دارد که بواسطه جذب و انعکاس موجب می‌شود. توجه شود که مجموع T,R,A برابر یک می‌باشد و همهٔ این متغیرها بستگی به طول موج نور دارند. اگر چه در ۰٫۵۵ میکرومتر، شکست‌های نسبی به حدوداً ۰٫۰۲ ۰٫۴۸ ۰٫۵۰ تغییر می‌کنند رنگ مواد شفاف در اثر رنجهای خاصی از طول موج نور که به‌طور گزینشی جذب شدند، رنگی ظاهر می‌شوند. شیشه‌های غیر ارگانیک و الماسهای تک کریستال با خلوص بالا و رنگ کبود مثال‌هایی از این دسته‌اند. | ## بخش 3: خواص نوری مواد غیر فلزی | یک چنین وضعیتی شامل مواد نیمه رسانایی که دارای لایه‌های باند در رنجی از انرژی‌های فوتون برای نور مرئی باشد (1.8ev تا 3.1ev). بنابراین شکست نور مرئی که دارای انرژی‌هایی به مراتب بزرگتر از Eg می‌باشد بواسطه الکترون‌های لایه والانس یک ماده رسانا بطور گزینشی جذب می‌شوند. برخی از این تابش‌های جذب شده به عنوان الکترون‌های برانگیخته ای که به حالت پایای خود سقوط می‌کنند، بی بیرون انتشار می‌یابند. لازم نیست که این انتشار دوباره در همان فرکانسی که در آن جذب می‌شود، اتفاق بیفتد. برای مثال، سولفید کادمیوم(cds) دارای یک لایه باند در حدود 2.4eV می‌باشد در بنابراین فوتون‌های با انرژی‌های بزرگتر از 2.4eV که مربوط به قسمت‌های آبی و بنفش طیف مرئی می‌شود را جذب می‌کند؛ برخی از این انرژی‌ها مثل نور با طول موجهای دیگر تابیده می‌شود. نور مرئی غیرقابل جذب شامل فوتون‌های دارای انرژی‌های حدوداً بین 2.4eV و ۱٫۸ می‌باشد. سولفید کادمیوم یک رنگ زرد- نارنجی می‌گیرد آن هم به دلیل ترکیب پرتو انتقال یافته‌است. | ## جمع‌بندی | فوتون‌های دارای انرژی‌های کمتر از لایه باند ممکن است به عنوان پیامدی از فرایندهای محو الکترون حاوی یونها و اتمهای ناخالص همان‌طور که در شکل زیر نشان داده به بیرون انتشار یابند.