63红外物理特性及应用实验讲义.docx

63红外物理特性及应用实验讲义.docx红外物理特性及应用实验
波长范围在 ~1000 微米的电磁波称为红外波， 对红外频谱的研究历来是基础研究的重要组成部分。对原子与分子的红外光谱研究，帮助我们洞察它们的电子，振动，旋转的能级结构，并成为材料分析
的重要工具。对红外
反射光线与透射光线都可只取第一项，此时：
I R
（ 7）
R
I 0
I 0
I 0R
I0(1-R) 2
e-αL
1 I0(1 R)
2
I 0(1-R) 2
R e-2 αL
I0(1-R) 2
R2 e-3 αL
（ 8）
I 0(1-R) 2
R3
e-4 αL
L
ln
I0(1-R) 2
R4 e-5 αL
I T
I 0(1-R) 2
R5
e-6 αL
由于空气的折射率为
1，求出反射率后， 可由（ 3）
式解出材料的折射率：
图 1
光在两界面间的多次反射
n 1
R
（ 9）
1
R
很多红外光学材料的折射率较大，在空气与红外材料的界面会产生严重的反射。例如硫化锌的折射率
为，反射率为 14％，锗的折射率为 4，反射率为 36％。为了降低表面反射损失，通常在光学元件表面镀上一层或多层增透膜来提高光学元件的透过率。
3、发光二极管
红外通信的光源为半导体激光器或发光二极管，本实验采
用发光二极管。
发光二极管是由
P 型和 N 型半导体组成的二极管。
P 型半
N
势垒电
空间
导体中有相当数量的空穴，几乎没有自由电子。
N 型半导
场方向
电荷区
体中有相当数量的自由电子，几乎没有空穴。当两种半导
P
体结合在一起形成
P-N 结时， N 区的电子（带负电）向P
区扩散， P 区的空穴（带正电）向
N 区扩散，在 P-N 结附
图 2
半导体 P-N 结示意图
近形成空间电荷区与势垒电场。势垒电场会使载流子向扩散的反方向作漂移运动，最终扩散与漂移达
到平衡，使流过
P-N 结的