在三棱镜中，色散曲线有哪些特征

色散曲线特征：

物质色散现象是指该物质折射率n或吸收系数α随光波波长λ变化的宏观表现。由于物质与光相互作用的结果，一般色散规律或n值随λ值变化曲线呈非线性色散曲线。

它可以通过测定不同波长λ值时物质的折射率n(λ)值绘制而成，测定物质折射率n值的仪器和方法有各种类型。

在分光计上用最小偏向角方法，测定不同光波波长λ值对应的玻璃折射率n(λ)，最后得到玻璃材料色散曲线。最小偏向角方法只能测定固体折射率，其基本原理是将待测的光学材料，例如玻璃制成三棱镜。

光线a代表一束单色平行光，以入射角i1投射到棱镜的AB面上。经棱镜两次折射后以i4角从另一面AC射出来，成为光线t。

经棱镜两次折射，光线传播方向总的变化可用入射光线a和出射光线t延长线的夹角δ来表示，δ叫做偏向角。

扩展资料：

色散曲线背景：

色散的实验事实在折射现象中明显的反映出来，例如，太阳光（或白光）通过棱镜或水晶时发生的色散现象（如图所示），即一束阳光可被棱镜分为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光。

该实验现象表明，同一物质对不同的单色光的折射率是不同的，红色光的折射率最小，紫色光的折射率最大。

当它们通过棱镜时，传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜便各自分散开来。

1672年牛顿首先通过棱镜折射观察到上述的色散现象，同时他还利用正交棱镜法将色散曲线，即物质材料的折射率n与波长λ之间的依赖关系曲线非常直观地显示了出来。

参考资料来源：百度百科-色散曲线

布拉格光栅色散曲线怎么求

是因为光有多种颜色组成

光的色散和物体的颜色

光通过三棱镜的色散

白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各种色光组成的叫做复色光。红、橙、黄、绿等色光叫做单色光。

色散：复色光分解为单色光而形成光谱的现象叫做光的色散。色散可以利用棱镜或光栅等作为“色散系统”的仪器来实现。复色光进入棱镜后，由于它对各种频率的光具有不同折射率，各种色光的传播方向有不同程度的偏折，因而在离开棱镜时就各自分散，形成光谱。

光的色散

light，dispersionof

介质折射率随光波频率或真空中的波长而变的现象。当复色光在介质界面上折射时，介质对不同波长的光有不同的折射率，各色光因折射角不同而彼此分离。1672年，I.牛顿利用三棱镜将太阳光分解成彩色光带，这是人们首次作的色散实验。通常用介质的折射率n或色散率dn／dλ与波长λ的关系来描述色散规律。任何介质的色散均可分正常色散和反常色散两种。

图片

①正常色散。对光波透明的介质，其折射率n随波长λ的增加而减小，色散曲线(n-λ关系曲线)如图1所示，称为正常色散。法国数学家A.L.柯西于1936年首先给出了正常色散的经验公式，称柯西公式：

A、B和C是由介质性质决定的常数。要求不严时可近似写成

色散率为

上述规律表明，正常色散时n随λ的增加而趋于某一极限，色散率dn／dλ＜0，其绝对值随λ的增加而减小。

②反常色散。在介质对光有强烈吸收的波段内(吸收带)，折射率随波长的增加而减小，色散率dn／dλ＞0，这与正常色散相反，故称反常色散。对同一介质，在对光透明的波段内表现为正常色散，而在吸收带内则表现为反常色散。F.-P.勒鲁于1860年首先在碘蒸气棱镜内观察到反常色散现象，R.W.伍德于1904年利用交叉棱镜法成功地显示出钠蒸气在可见光波段内的反常色散。

图2 阳光发生色散形成的虹

1871年，W.塞耳迈耶尔用d性以太理论导出了新的色散公式，它比柯西公式更普遍，不仅解释了吸收带附近的色散现象，而且在远离吸收带时就简化成柯西公式。H.A.洛伦兹根据由他创立的电子论也导出了塞耳迈耶尔色散公式。色散的严格理论解释需用量子力学。

利用介质的色散性质可制成色散器件，把复色光分解成光谱，但另一方面，色散是成像元件产生色像差的原因（见像差）。

http://www.coco163.com/zldq/G/G1069.htm

物体的颜色

人们感知的物体颜色涉及到色彩学、光学、化学及生理学等不同学科。

1、 光的色学性质

1666 年，英国科学家牛顿第一个揭示了光的色学性质和颜色的秘密。他用实验说明太阳光是各种颜色的混合光，并发现光的颜色决定于光的波长。下表列出了在可见光范围内不同波长光的颜色。

不同波长光线的颜色

为对光的色学性质研究方便，将可见光谱围成一个圆环，并分成九个区域（见图），称之为颜色环。颜色环上数字表示对应色光的波长，单位为纳米（ nm），颜色环上任何两个对顶位置扇形中的颜色，互称为补色。例如，蓝色（ 435 ～ 480nm ）的补色为黄色（ 580 ～ 595nm ）。通过研究发现色光还具有下列特性：（ l ）互补色按一定的比例混合得到白光。如蓝光和黄光混合得到的是白光。同理，青光和橙光混合得到的也是白光；（ 2 ）颜色环上任何一种颜色都可以用其相邻两侧的两种单色光，甚至可以从次近邻的两种单色光混合复制出来。如黄光和红光混合得到橙光。较为典型的是红光和绿光混合成为黄光；（ 3 ）如果在颜色环上选择三种独立的单色光。就可以按不同的比例混合成日常生活中可能出现的各种色调。这三种单色光称为三原色光。光学中的三原色为红、绿、蓝。这里应注意，颜料的三原色为红、黄、蓝。但是，三原色的选择完全是任意的；（ 4 ）当太阳光照射某物体时，某波长的光被物体吸取了，则物体显示的颜色（反射光）为该色光的补色。如太阳光照射到物体上对，若物体吸取了波长为 400 ～ 435ntn 的紫光，则物体呈现黄绿色。这里应该注意：有人说物体的颜色是物体吸收了其它色光，反射了这种颜色的光。这种说法是不对的。比如黄绿色的树叶，实际只吸收了波长为 400 ～ 435urn 的紫光，显示出的黄绿色是反射的其它色光的混合效果，而不只反射黄绿色光。

2、 人的色觉特点

不同波长的光照射到人眼视网膜上，将给大脑不同的感觉，这种感觉称为色觉。人们就是凭自己的色觉来辨别物体的颜色，一般人的眼睛可分辨 120 多种颜色，如果在不同颜色的相互补充、相互衬托之下，有经验的人可分辨 13000 多种颜色。人眼为什么能分辨这么多种颜色呢？现代科学研究认为：人眼中的锥状辨色细胞有三种，每一种细胞擅长接收一种颜色的光，但对可见光内所有波长的光也能发生程度不同的反应。这三种锥状辨色细胞分别对红、绿、蓝色光最敏感。因此，人们选择这三种颜色作为光的三原色。彩色电视机也是根据上述理论制成的彩色显示过程。

当眼睛接受了混合光之后，三种色觉细胞都按自己的规律兴奋起来；产生三种视觉信号。经视神经传到大脑，但是，大脑对每一个单独信号并不感兴趣，而是把它们总合在一起，形成一个综合的色觉，这就是人们感觉到的所接收混合光的颜色。根据人的色觉特点，当红、绿、蓝三种色光按千变万化的比例混合时，就会使人感觉到千差万别的颜色。

3、 光和物体的颜色

我们知道，在没有光线的暗室中，或在漆黑的夜里，谁也无法辨认出物体的颜色，只有在光照射下。物体的颜色才能为人眼所见。所以，物体的颜色是光和眼睛相互作用产生的，是大脑对投射在视网膜上不同波长光线进行辨认的结果。

我们日常所说物体的颜色，是指在日常环境里太阳光照射时物体所呈现的颜色。称之为物体的本色，在特殊环境里物体呈现的颜色，称之为衍生色。例如，在阳光照射下树叶呈绿色，这是其本色，而在红光照射下，这一 “绿色”的树叶呈现黑色，改用紫外线照射时，它又呈火红色，这后两种颜色是衍生色。一个物体的本色只有一个，而衍生色可有几个，故我们说物体的颜色时，若不作特殊说明即指物体的本色。

物体的颜色决定于它对光线的吸收和反射，实质上决定于物质的结构，不同的物质结构对不同波长的光吸收能力不同。我们知道：光是由光子组成的。不同波长的光由不同能量的光子组成。波长 λ和能量 E 间的关系为 E=hc/λ，式中普朗克常数，c为光速。当光子射到物体上时，某波长的光子能量与物质内原子的振动能，或电子发生跃迁时所需能量相同时，就易被物质吸收，其它波长的光就不易被吸收。物质对光的选择吸收，就造成了各自的颜色。对同一种物质，改变其内部结构时，颜色也会改变。如碘化汞在正方晶系时呈红色，而加温到 127 ℃使晶形转变为斜方晶系时却成蓝色。这主要因物质结构的改变，对光的选择吸收也发生了改变。人们已根据这一点，制成了变色涂料等物质。另外，如溶剂、荧光等也会影物质的颜色，这里不再赘述。

在能带结构中能态密度为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能态密度为零的能量区间。禁频宽度的大小决定了材料是具有半导体性质还是具有绝缘体性质。半导体的禁频宽度较小，当温度升高时，电子可以被激发传到导带，从而使材料具有导电性。绝缘体的禁频宽度很大，即使在较高的温度下，仍是电的不良导体。

基本介绍中文名 ：禁带 外文名 ：forbidden band 特征 ：晶体中相邻两能带间的能量范围 提出者 ：派尔斯 定义 ：能态密度为零的能量区间 学科 ：半导体物理 概念解释,禁带的宽度,导体、半导体、绝缘体的能带,禁带示意图,相关概念,半导体禁带,滤波器禁带,光子禁带,光子晶体禁带的特性, 概念解释 对于绝缘体，分隔导带和满带的禁频宽度较大，激发电子需要较大的能量，因此激发电子的数目就十分少，以致所引起的导电作用在实际中可以忽略。对于半导体，分隔导带与满带的禁频宽度较小，激发电子的数目较多，就可以导电。 在能带结构中能态密度为零的能量区间。常用来表示价带和导带之间的能量范围。禁频宽度的大小决定了材料是半导体还是绝缘体。半导体的禁频宽度较小，温度升高，电子被激发传到导带，具有导电性。绝缘体的禁频宽度很大，即使在较高的温度下，仍是不良导体。 禁带的宽度 禁频宽度是半导体的一个重要特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质等有关。 半导体价带中的大量电子都是价键上的电子（称为价电子），不能够导电，即不是载流子。只有当价电子跃迁到导带（即本征激发）而产生出自由电子和自由空穴后，才能够导电。空穴实际上也就是价电子跃迁到导带以后所留下的价键空位（一个空穴的运动就等效于一大群价电子的运动）。因此，禁频宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。 Si的原子序数比Ge的小，则Si的价电子束缚得较紧，所以Si的禁频宽度比Ge的要大一些。GaAs的价键还具有极性，对价电子的束缚更紧，所以GaAs的禁频宽度更大。GaN、SiC等所谓宽禁带半导体的禁频宽度更要大得多，因为其价键的极性更强。Ge、Si、GaAs、GaN和金刚石的禁频宽度在室温下分别为0.66eV、1.12 eV、1.42 eV、3.44 eV和5.47 eV。 金刚石在一般情况下是绝缘体，因为碳（C）的原子序数很小，对价电子的束缚作用非常强，价电子在一般情况下都摆脱不了价键的束缚，则禁频宽度很大，在室温下不能产生出载流子，所以不导电。不过，在数百度的高温下也同样呈现出半导体的特性，因此可用来制作工作温度高达500℃以上的电晶体。 作为载流子的电子和空穴，分别处于导带和价带之中；一般，电子多分布在导带底附近（导带底相当于电子的势能），空穴多分布在价带顶附近（价带顶相当于空穴的势能）。高于导带底的能量就是电子的动能，低于价带顶的能量就是空穴的动能。（3）半导体禁频宽度与温度和掺杂浓度等有关：　半导体禁频宽度随温度能够发生变化，这是半导体器件及其电路的一个弱点（但在某些套用中这却是一个优点）。半导体的禁频宽度具有负的温度系数。例如，Si的禁频宽度外推0 K时是1.17eV，到室温时即下降到1.12eV。 如果由许多孤立原子结合而成为晶体的时候，一条原子能级就简单地对应于一个能带，那么当温度升高时，晶体体积膨胀，原子间距增大，能频宽度变窄，则禁频宽度将增大，于是禁频宽度的温度系数为正。 但是，对于常用的Si、Ge和GaAs等半导体，在由原子结合而成为晶体的时候，价键将要产生所谓杂化（s态与p态混合——sp3杂化），结果就使得一条原子能级并不是简单地对应于一个能带。所以，当温度升高时，晶体的原子间距增大，能频宽度虽然变窄，但禁频宽度却是减小的——负的温度系数。 当掺杂浓度很高时，由于杂质能带和能带尾的出现，而有可能导致禁频宽度变窄。 禁频宽度对于半导体器件性能的影响是不言而喻的，它直接决定着器件的耐压和最高工作温度；对于BJT，当发射区因为高掺杂而出现禁频宽度变窄时，将会导致电流增益大大降低。 导体、半导体、绝缘体的能带 晶体中的电子应该由低到高依次占据能带中的各个能级．如果一能带中所有能态都已被电子填满，这能带称为满带。一般原子内层能级在正常状态下都已被电子填满，当结合成晶态时，与此能级相应的能带如果不和其他能带重叠，一般都是满带．由于满带中所有可能的能态都已被电子占满，因此不论有无外电场作用，当满带中有任一电子由其他原来占有的能态向这一能带中的其他任一能态转移时，就必有电子沿相反方向的转移与之抵偿，其总效果与没有电子转移一样。所以说满带中的电子没有导电作用(当然如果把满带中的电子激发到能量更高的非满带中去，就会导电)。有的能带中只填人部分电子，还有一些空着的能态，能带中的电子在外电场作用下得到能量后，可进入本能带中未被电子填充的稍高的能态，并且它的转移不一定有反向的电子转移来把它抵消掉，从而形成了电流．这样未填满电子的能带称为导带。此外，与各原子激发的能级相应的能带，在未被激发的正常情况下，往往没有电子填人称为空带。如果有电子因某种因素受激进入空带，在外电场中，这电子也可得到加速，在该空带内稍高的空能态转移，从而表现为具有一定的导电性，因此空带也称为导带。 晶体中能带结构示意图如下图所示。 禁带示意图 常见半导体材料禁带值： 相关概念 半导体禁带 按照固体的能带理论，半导体的价带与导带之间有一个禁带。在禁带较窄的半导体中，有一些物理现象表现最为明显。由于禁带窄，导带与价带的相互影响就比较严重，寻常温度下热激发的电子浓度高，费米能级很容易进入导带，必须用费米-狄拉克统计来处理电子输运过程。 滤波器禁带 滤波器中常用的名词。被滤波器所阻挡，不能通过的频率范围称为禁带。 光子禁带 1987 年，E.Yablonovitch和 S.John分别提出了光子晶体的概念，即所谓的“光半导体”。它是一种由介质或金属周期排列构成的人工材料。由于其独特的性能和潜在的巨大套用前景，近十年来，光子晶体己成为一个发展迅速的科学研究新领域。 我们知道，在半导体材料中由于周期势场作用，电子会形成能带结构，带与带之间有能隙(如价带与导带)。如果将具有不同介电常数的介质材料在空间按一定的周期排列，由于存在周期性，在其中传播的光波的色散曲线将成带状结构，带与带之间有可能会出现类似于半导体禁带的“光子禁带”(Photonic band gap)，频率落在禁带中的光或电磁波是被严格禁止传播的。 如果只在一个方向具有周期结构，光子禁带只可能出现在这个方向上，如果存在三维的周期结构，就有可能出现全方位的光子禁带。落在禁带中的光在任何方向都被禁止传播。我们将具有光子禁带的周期性电介质结构称为光子晶体(Photonic Crystal)。 光子晶体的最根本特征是具有光子禁带，落在禁带中的光是被禁止传播的，光子禁带的出现依赖于光子晶体的结构、介电常数的配比和几何结构。 光子晶体禁带的特性 选择不同的晶格结构能够产生不同禁频宽度和位置；不同介电常数与填充比在一定范围内与禁频宽度成正比关系；在相同填充比下研究了不同的柱体形状，发现椭圆柱体的结构与圆柱体结构相差不大，但是它的 TE、TM 模与圆柱体结构相比却产生了多个分立禁带，禁带结构有了较大变化，而实际的加工制作光子晶体中，由于精度不够，圆柱结构又经常被破坏，成为椭圆或其它形状，所以光子晶体的柱体结构在光子禁带的分析中是值的重视的。

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