溴酸鈉晶體的生長及光學(xué)特性研究【開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報(bào)告</b></p><p><b>　　理論物理</b></p><p>　　溴酸鈉晶體的生長及光學(xué)特性研究</p><p><b>　　選題的背景與意義</b></p><p>　　旋光性又稱光活性，就是指某物質(zhì)在一束線偏振光透過時

2、能使其偏振面方向轉(zhuǎn)過一個角度的性質(zhì)。目前已發(fā)現(xiàn)一些生物物質(zhì)具有旋光性，例如自然界與人體中的葡萄糖是右旋的，而不同的氨基酸、DNA等也有左右旋的不同等等，這些是目前生物物理學(xué)研究的課題。一般地，手性分子都具有旋光性，而非手性分子沒有旋光性。手性介質(zhì)的應(yīng)用,使得光學(xué)材料由一般的體材料向薄樣品、薄膜化過渡,增加了實(shí)用化的可能性，合成和尋找性能良好的手性介質(zhì)以及對其光學(xué)非線性進(jìn)行理論表征和實(shí)驗(yàn)研究，已逐漸成為一門新興的學(xué)科領(lǐng)域。盡管在一個半世紀(jì)

3、以前人們就對手性分子有了認(rèn)識，但手性技術(shù)的迅速發(fā)展卻是近二、三十年內(nèi)的事，由于手性材料的研究尚處于初始階段，還有很多技術(shù)難點(diǎn)有待于突破，因此目前還不能大量用于實(shí)際中。對手性晶體旋光性的研究不僅可以幫助我們了解晶體的性質(zhì)，而且對于藥物的開發(fā)以及新型功能材料的研制有著重要意義。</p><p>　　天然晶體早已不能滿足人類社會的需要了，現(xiàn)代工業(yè)對人工晶體的量和質(zhì)都提出了很高的要求，對于不同的材料，需要用不同的生長方法

4、才能生長出好的晶體。對于晶體的生長有多種方法，根據(jù)NaBrO3的化學(xué)性質(zhì)，本論文采用水溶液法生長NaBrO3晶體，爭取生長形狀規(guī)則、透明無雜質(zhì)缺陷的合格產(chǎn)品并了解它的旋光特性。</p><p>　　二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題</p><p><b>　　研究的基本內(nèi)容：</b></p><p>　　用水溶液法生長NaBrO3晶體，分析

5、NaBrO3晶體的光學(xué)特性。</p><p>　　擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題:</p><p>　　用水溶液降溫法生長出比較規(guī)則，無雜質(zhì)缺陷的NaBrO3晶體，分析NaBrO3晶體的旋光性。</p><p>　　三、研究的方法與技術(shù)路線</p><p>　　1、用蒸餾水配制NaBrO3溶液，通過恒溫蒸發(fā)法培養(yǎng)出籽晶，用渦流法測定溶液的飽和溫度，并用

6、降溫法生長晶體。</p><p>　　2、對所得NaBrO3晶體進(jìn)行研磨，使其變平整、光滑，并分析其旋光特性。</p><p>　　四、研究的總體安排與進(jìn)度</p><p>　　10.12.17之前 文獻(xiàn)調(diào)研、文獻(xiàn)翻譯、文獻(xiàn)綜述及開題報(bào)告</p><p>　　11.4.4 之前 樣品制備：用蒸餾水配制NaBrO3溶液，通過恒溫蒸發(fā)

7、法培養(yǎng)出籽晶，用渦流法測定溶液的飽和溫度，并用降溫法生長晶體。</p><p>　　11.4.4 之前 測試分析：對所得NaBrO3晶體進(jìn)行研磨，使其變平整、光滑，并分析其旋光特性。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1. 姚連增，晶體生長基礎(chǔ) ，合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 ,1995，12。<

8、;/p><p>　　2. 諸　平，手性分子研究的過去、現(xiàn)在與未來——2001 年諾貝爾化學(xué)獎深遠(yuǎn)意義剖析，寶雞文理學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2002 ，3。</p><p>　　3. 溶解度數(shù)據(jù)庫 - IUPAC / 國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)協(xié)會。</p><p>　　4. 張貞柯，林景臻。溴酸鈉晶體生長和雜質(zhì)對晶體形狀影響的研究，1994-2010 China Acadmeic

9、Journal Electronic Publishing House.</p><p>　　5. Tetsuo Inoue*, Kazumi Nishioka. Effects of impurity upon the habit changes in NaBrO3 crystals grown from aqueous solution,Journal of Crystal Growth 212 (2000)

10、 507-511.</p><p>　　6．Eric R.C. Holcomb ， Tetsuo Inoue * ，Kazumi Nishioka.Habit changes in NaBrO 3 crystals grown from an aqueous solution. Journal of Crystal Growth 158 (1996) 336-339.</p><p>&l

11、t;b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　物理學(xué)</b></p><p>　　溴酸鈉晶體的生長及光學(xué)特性研究</p><p>　　摘要：晶體生長方法大致五種，根據(jù)的性質(zhì)，我們采用水溶液降溫法生長大塊溴酸鈉晶體。在晶體生長過程中，對其形態(tài)有影響的主要因素是溫度、過飽和度和雜質(zhì)。對溴酸鈉光學(xué)特性的研究（旋光

12、性和色散等），可以了解溴酸鈉晶體的許多物理化學(xué)性質(zhì)，對新型光學(xué)功能材料的開發(fā)具有重要意義。</p><p>　　關(guān)鍵詞：NaBrO3，晶體生長，旋光性，色散</p><p>　　NaBrO3晶體無色透明、易溶于水，比重為3.339（17.5℃），熔點(diǎn)為381℃，晶體不含結(jié)晶水，宏觀外形為正四面體，屬于立方體系，每個單胞包含有四個分子，其單胞參數(shù)a=6.705×10-10m[1]。

13、由于NaBrO3晶體主要晶面任何一對之間夾角恒等70°32′，所以不需要任何加工就可直接代替光學(xué)玻璃用作棱鏡，在光譜儀等方面得到應(yīng)用[1]。</p><p>　　較早出現(xiàn)的人工晶體是常見的食用鹽氯化鈉晶體，它一般是將海水曬干后得到的，這種方法屬于溶液生長法，其它的晶體生長方法還有熔體生長法，氣相生長法，固相生長法和薄膜生長法。這些生長方法在具體實(shí)踐中還有許多變種，究竟采取哪一種方法要根據(jù)材料的物理化學(xué)性

14、質(zhì)、相圖以及方法本身的特點(diǎn)而定[2]。根據(jù)NaBrO3晶體易溶于水等性質(zhì)以及用溶液法生長晶體簡單，能夠生長出大的晶體等特點(diǎn)，又因?yàn)镹aBrO3在水中的溶解度隨溫度的升高而增大，所以我們采用水溶液降溫法生長NaBrO3晶體。</p><p>　　晶體生長中會出現(xiàn)不同物相之間的轉(zhuǎn)化過程。在這一過程中體系的溫度、組分、壓力等條件會影響最終生成晶體的大小、形狀[2]。用溶液法生長晶體的主要影響因素是生長溫度、過飽和度和雜

15、質(zhì)等。已有人在溫度為29-46°C和過飽和度為ln(C/Ce)= 0.0-0.1（Ce: 平衡摩爾分?jǐn)?shù)）范圍內(nèi)觀察了溴酸鈉（NaBrO3）晶體從水溶液中生長出來這一過程，對晶體形態(tài)產(chǎn)生影響的主要因素是生長溫度和過飽和度[3]。實(shí)驗(yàn)是這樣做的：將溶液樣品放到一顯微鏡載物片上，并用一控溫器控制溶液的溫度；確定平衡溫度后降低樣品溫度，溶液達(dá)到過飽和后就會生長晶體，樣品溫度每降低ΔT就相應(yīng)的拍一張晶體生長狀態(tài)的照片；通過ΔT數(shù)據(jù)和飽和

16、度曲線計(jì)算出每個階段中溶液的過飽和度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，晶體生長時有三種形態(tài)：立方的，四面體型的和多面體型（立方與四面體的復(fù)合）的。在較高溫度范圍（T>34°C）內(nèi)，隨著過飽和度的增大，晶體形態(tài)是從多面體向立方體轉(zhuǎn)變，多面體形態(tài)在低溫范圍產(chǎn)生，并且隨著溫度的上升這一形態(tài)的區(qū)域會逐漸變大，四面體型的晶體只在低溫（T<34°C）存在。另外值得注意的是，當(dāng)生長溫度為34.5°C時，一個晶體在ln(C/Ce

17、</p><p>　　如果溶液中摻有雜質(zhì)，則雜質(zhì)對晶體的生長亦非常重要。在過飽和度：ln(C/Ce)=0-0.24，（Ce：平衡摩爾分?jǐn)?shù)），生長溫度：20-64℃范圍內(nèi)，從摻有雜質(zhì)乙酸（濃度為1.15 mol%）的水溶液中生長NaBrO3晶體，可以觀察到，在低過飽和度范圍內(nèi)雜質(zhì)對NaBrO3晶體形態(tài)改變的影響非常重要[4]。這個實(shí)驗(yàn)操作與前面提到的大致相同，結(jié)果卻有所不同。i）在低過飽和度范圍內(nèi)，晶體從

18、四面體形態(tài)變成立方形態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度在摻雜溶液中比純?nèi)芤褐懈?。ii）在摻雜的溶液中，晶體形狀由四面體形態(tài)變?yōu)榱⒎襟w形態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度隨著過飽和度的增加突然降低，并且，通過在溶液中加入雜質(zhì)，在高過飽和度范圍內(nèi)，隨著過飽和度變化的轉(zhuǎn)變溫度曲線向左稍微有所偏離。這兩個差別要?dú)w因于雜質(zhì)的影響。為了定性解釋雜質(zhì)對晶面生長速率的影響，該論文[4]中引用了三各晶體生長模型Cabrera and Vermilyea的模型，Kubota and Mullin模

19、型和Derksen et al.的模型。由于沒有將隨時間變化的雜質(zhì)吸附作用對晶層生長速率的影響考慮進(jìn)去，這些模型不能解釋在摻雜溶液中，在高過飽和度時，隨著過飽和度變化</p><p>　　通過對在水溶液中生長NaBrO3晶體的研究，我們可以設(shè)置合適的溫度、過飽和度和加入適量的雜質(zhì)生長出符合我們要求的晶體。但生長晶體的最終目的是要其應(yīng)用到實(shí)際的社會活動中，而要做到這一步我們就不得不研究晶體的相關(guān)性質(zhì)，這里主要說一下

20、其旋光性、色散性和各向同向性。</p><p>　　旋光性又稱光活性，就是指某物質(zhì)在一束線偏振光透過時能使其偏振面方向轉(zhuǎn)過一個角度的性質(zhì)。一般地，手性分子都具有旋光性，而非手性分子沒有旋光性。一個線偏振的光經(jīng)過手性物質(zhì)時光的偏振方向會被旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的量與該物質(zhì)的量有關(guān)，并與該物質(zhì)的內(nèi)稟性質(zhì)有關(guān)，而旋轉(zhuǎn)的方向則與手性分子的結(jié)構(gòu)有關(guān)。分子的旋光性不只表現(xiàn)在對光的電磁場的偏轉(zhuǎn)性上，還表現(xiàn)在對圓偏振光的吸收與散射方面，這兩

21、個性質(zhì)統(tǒng)稱為ＣＤ[5]。物質(zhì)的旋光特性在工業(yè)應(yīng)用中比較常見的技術(shù)是“量糖術(shù)”[6]，另外旋光特性與物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，可以通過研究物質(zhì)的旋光特性來獲得物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息[7]。</p><p>　　物質(zhì)的折射率隨波長改變的現(xiàn)象稱為光的色散[8]。廣義的說，某一物理量是波長（或頻率）的函數(shù)也常常稱為色散[8]，如晶體旋光率隨光波長的變化稱為旋光色散。折射率隨波長變化的快慢程度用色散率表征，在實(shí)際中，使

22、用光學(xué)材料時要注意它的色散率大小。</p><p>　　各向同性亦稱勻質(zhì)性，就是物理、化學(xué)性質(zhì)不隨量度方向變化的特性，與之相反的是各向異性。對晶體這方面的研究可以得知其在電性、磁性和結(jié)構(gòu)等方面的一些性質(zhì)。</p><p>　　通過晶體培養(yǎng)，生長出形狀規(guī)則、透明度好的晶體，再對晶體的進(jìn)行光學(xué)特性分析，是一個非常有意義的課題，它不但可以幫助我們掌握晶體的生長方法，了解其旋光性、色散等方面的性質(zhì)

23、而且對于新型光學(xué)功能材料的開發(fā)有著重要意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　張貞柯, 林景臻. 溴酸鈉晶體生長和雜質(zhì)對晶體形狀影響的研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào), 1982, Z1: 77- 78. </p><p>　　姚連增. 晶體生長基礎(chǔ)[M]. 合肥: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社, 1995, 12- 2

24、8.</p><p>　　Eric R.C. Holcomb, Tetsuo Inoue, Kazumi Nishioka. Habit changes in NaBrO3 crystals grown from an aqueous solution [J]. Journal of Crystal Growth, 158 (1996): 336- 339.</p><p>　　Tetsu

25、o Inoue, Kazumi Nishioka.. Effects of impurity upon the habit changes in NaBrO3 crystals grown from aqueous solution [J]. Journal of Crystal Growth, 212 (2000): 507- 511.</p><p>　　吳國楨. 旋光性[J]. 化學(xué)通報(bào), １９９３(９).

26、</p><p>　　趙凱華. 光學(xué) 下冊[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2004, 222- 223.</p><p>　　向前, 高英, 馬春紅. 分子結(jié)構(gòu)與旋光性關(guān)系的研究[J]. 吉林省教育學(xué)院學(xué)報(bào), 2007, 23(12):85- 87.</p><p>　　游璞, 于國萍. 光學(xué)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006, 50.</p&g

27、t;<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　NaBrO3晶體生長及光學(xué)特性研究</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　【摘要】介紹了NaBrO3這類各向同性旋光晶體

28、，概述了幾種光學(xué)晶體的生長方法，基于飽和水溶液降溫法生長出主尺寸為29.2mm的多面體型NaBrO3晶體，并從理論和實(shí)驗(yàn)上分析了它的光學(xué)特性。用溴鎢燈所發(fā)出的白光源對NaBrO3晶體的旋光色散特性進(jìn)行了測試，并用最小二乘法得出在晶體中的旋光率隨波的擬合曲線圖。最后利用NaBrO3晶體各向同性和旋光色散特性設(shè)計(jì)了一種新型的光學(xué)濾波器，從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對其進(jìn)行了數(shù)值模擬，得到紅光對綠光和綠光對紅光的消光比分別為7.4dB和8.2dB，取得

29、了良好的濾波效果。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】NaBrO3；晶體生長；旋光色散；濾波器。</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　【ABSTRACT】A polyhedral NaBrO3 crystal with main size of 29.2mm has been introduced and gr

30、own from an aqueous solution by lowering temperature of the solution, its optical character has been analyzed in theory and experiment. Using Bromine tungsten lamp, we test the optical rotatory dispersion of NaBrO3 cryst

31、al, and get the optical rotatory dispersion chart based on the least square method. Based on the optical rotatory dispersion, the isotropy of NaBrO3 crystal and the Bresweter angle, a new opt</p><p>　　【KEYWO

32、RDS】NaBrO3; crystal growth; optical rotatory dispersion; optical filter.</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　摘　要7</b></p><p>　　AbstractVIII</p><p>

33、;<b>　　目　錄IX</b></p><p><b>　　1引言10</b></p><p><b>　　2晶體生長11</b></p><p>　　2.1晶體生長方法簡介11</p><p>　　2.2溶液法12</p><p>

34、　　2.3從水溶液中生長NaBrO3晶體14</p><p>　　3NaBrO3晶體旋光特性研究17</p><p>　　3.1概念和理論簡介17</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理18</p><p><b>　　3.3小結(jié)20</b></p><p>　　4利用Na

35、BrO3晶體制作光學(xué)濾波器21</p><p>　　4.1理論與計(jì)算21</p><p>　　4.2實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)分析23</p><p><b>　　4.3小結(jié)24</b></p><p><b>　　5總結(jié)26</b></p><p><b>

36、　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　NaBrO3晶體無色透明，易溶于水，比重為3.339（17.5℃），熔點(diǎn)為381℃，不含結(jié)晶水，宏觀外形為正四面體，屬于立方晶系，每個單胞含有四個分子，單胞參數(shù)為a=6.705[1]。由于NaBrO

37、3晶體主要晶面之間的夾角都恒為70°32′，所以不需任何加工可直接代替光學(xué)玻璃用作棱鏡，在光譜儀等方面得到應(yīng)用[1]，而且NaBrO3晶體具有各向同性和旋光特性等性質(zhì)，故而對NaBrO3晶體的生長及光學(xué)特性進(jìn)行研究不僅可以為旋光機(jī)理的研究提供可靠的數(shù)據(jù)參考，而且能夠有助于將其用于各類光學(xué)器件中。</p><p>　　由于生產(chǎn)和生活的多種需要，人們對晶體生長的研究已有數(shù)百年的歷史，另外，隨著當(dāng)前激光技術(shù)等

38、現(xiàn)代光電技術(shù)對高質(zhì)量、高性能的晶體的大量需求，亟待尋求一種簡單、廉價、便捷的晶體生長方式。目前已有人對從水溶液中生長NaBrO3晶體做了一些研究。Eric R.C. Holcomb 等在文獻(xiàn) [2] 中指出NaBrO3晶體的生長形狀與溶液溫度和過飽和度有關(guān)，在較低溫度下，晶體容易長成四面體型，在高溫下，溶液過飽和度較高時長成立方體型，較低時則變?yōu)槎嗝骟w型。在文獻(xiàn)[3]中Tetsuo Inoue等提到，在低過飽和度范圍內(nèi)，一定的乙酸雜質(zhì)會

39、使得晶體從四面體形態(tài)變成立方形態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度在摻雜溶液中較純?nèi)芤褐懈?，有些雜質(zhì)也會對NaBrO3晶體生長速率產(chǎn)生有益的影響，如一定比例的（如3%）的Na2SO4能較大提高NaBrO3晶體的成核率[1]。</p><p>　　目前，已知有多種旋光晶體，如NaNO3、NaClO3和石英晶體等，石英晶體由于其各向異性也就是光軸的限制，使其較之于NaNO3等各向同性晶體有明顯的缺點(diǎn)。在研究旋光色散方面，由于NaBrO3晶體

40、各向同性，并不需要實(shí)驗(yàn)去測定它的光軸，而且光波可在晶體里自由傳播并不發(fā)生雙折射現(xiàn)象。物質(zhì)的旋光特性在工業(yè)應(yīng)用中比較常見的技術(shù)是“量糖術(shù)”[4]，由于旋光特性與物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系，可以通過研究物質(zhì)的旋光特性來獲得物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息[5]。</p><p>　　光學(xué)濾波器是在連續(xù)光譜中用于透過一定寬度的光譜帶或在線狀光譜中用于提取某些光波的波長選擇器件[6]。目前研究最為成熟且應(yīng)用廣泛的是基于雙折射濾光

41、片或多光束干涉濾光片[6]，最近隨著開放式激光通訊的發(fā)展，F(xiàn)araday色散光學(xué)濾波器[7]等新型濾波器也相繼出現(xiàn)。也有基于物質(zhì)旋光特性制作濾波器的相關(guān)研究，但其多采用石英晶體[8,9]，而對于利用各向同性晶體制作濾波器的報(bào)道則很少見到。本文將利用NaBrO3晶體各向同性和旋光特性以及光線以布儒斯特角進(jìn)行內(nèi)反射時反射光P分量光強(qiáng)為零的特點(diǎn)制作光學(xué)濾波器，它制作簡單，材料少，而且能夠連續(xù)調(diào)制兩種波長的透射光強(qiáng)，故還可以作為一種較為良好的雙

42、穩(wěn)態(tài)器件。</p><p><b>　　????</b></p><p><b>　　晶體生長 </b></p><p><b>　　晶體生長方法簡介</b></p><p>　　用人工方法生長晶體已經(jīng)有幾千年的歷史，這其中最主要的晶體要數(shù)純度不高的氯化鈉晶體，從19世紀(jì)開始，

43、對晶體生長方法的研究逐漸發(fā)展起來。當(dāng)前，我們可以用人工的方法合成或生長幾乎全部的天然晶體，而且還可合成多種的非天然的新晶體，較大程度地滿足了社會的需求。根據(jù)晶體生長時原料的狀態(tài)對晶體生長進(jìn)行分類，大致有以下五種方法[10]：液體生長法，熔體生長法，氣相生長法，固相生長法和薄膜生長法（即制備薄膜）。在具體實(shí)際中每種方法又都有許多變種，至于采取哪種方法，要根據(jù)材料的物理化學(xué)等性質(zhì)決定。以下簡要介紹前四種方法及其優(yōu)缺點(diǎn)[10]。</p&

44、gt;<p>　　溶液法：即是從溶液中結(jié)晶，是自然界中大量存在的一種結(jié)晶方式，又可分為降溫法、恒溫蒸發(fā)法、循環(huán)流動法和溫差水熱法等。其中最常用的是降溫法，基本原理是利用溶質(zhì)較大的正溶解度系數(shù)，保持溶劑總量不變，逐漸降溫以使晶體逐漸析出。溶液法方法簡單、培養(yǎng)的晶體應(yīng)力小以及均勻性良好，但是晶體生長速度慢，并且需要合適的溶劑和較高的控溫精度。</p><p>　　熔體法：基本原理為，當(dāng)結(jié)晶物質(zhì)溫度高于熔

45、點(diǎn)時，就會熔化成熔體，當(dāng)熔體溫度低于凝固點(diǎn)時就會轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶固體。它是研究和使用最廣泛的一種方法，許多光學(xué)、半導(dǎo)體、激光技術(shù)等所需要的晶體材料多數(shù)由此法生長，又可細(xì)分為提拉法、下降法、焰熔法、導(dǎo)膜法和冷坩堝法等。利用熔體法，晶體生長速度較快、純度及完整性較高，但是不適用于冷卻時會發(fā)生固態(tài)相變的材料，而且還要采取合適的熱處理工藝以消除熱應(yīng)力及部分缺陷。</p><p>　　氣相法：原理是將物質(zhì)通過升華、蒸發(fā)、分解等過

46、程轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，并在一定條件下使之轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼羝?，?jīng)過冷凝面結(jié)晶生長出晶體。由于氣相法反應(yīng)機(jī)制比較復(fù)雜，所以在方法上有許多變種，較常見的有真空蒸發(fā)鍍膜法、升華法和化學(xué)氣相沉積法等。用此方法生長的薄膜晶體純度高、完整性較好，但生長速度慢且不宜生長大塊晶體。</p><p>　　固相法：也稱再結(jié)晶生長法，主要靠在固體材料中的擴(kuò)散從而使多晶變?yōu)閱尉?，可?xì)分為高壓法和再結(jié)晶法等。固相法的優(yōu)點(diǎn)是，物質(zhì)可以在不添加組分的低溫下

47、進(jìn)行生長而且晶體的形狀可以人為控制；缺點(diǎn)是不適宜生長大塊晶體。</p><p>　　根據(jù)原材料和實(shí)驗(yàn)條件、環(huán)境的差異，選擇適宜的晶體生長方法對生長出性能優(yōu)異的晶體尤為重要。</p><p>　　NaBrO3晶體易溶于水，比重為3.339（17.5℃），熔點(diǎn)為381℃[1]，并且加熱時易分解，有毒。根據(jù)NaBrO3晶體的這些性質(zhì)以及現(xiàn)有的一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備，我們選擇用水溶液法生長NaBrO3晶體。

48、</p><p><b>　　溶液法</b></p><p>　　目前，溶液法已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛、工藝最成熟的晶體生長方法。以下先介紹溶液法中涉及到的一些基本概念，然后根據(jù)溶解度曲線簡單介紹用溶液法生長晶體的基本規(guī)律。</p><p>　　從溶液中生長晶體時，其中最重要、最基本的參數(shù)要數(shù)溶解度了。溶解度是指在特定溫度、壓力下飽和溶液的濃度。與溶

49、質(zhì)固相處于平衡狀態(tài)的溶液稱為該物質(zhì)的飽和溶液，但實(shí)際上，有時溶液中所含的溶質(zhì)量比同一條件下飽和溶液中所含的溶質(zhì)量還要多，這樣的溶液被稱為過飽和溶液。一般溶液都有程度不同的過飽和現(xiàn)象。</p><p>　　一般情況下，壓力對晶體的溶解度影響較小，主要是溫度對其有較大的影響。對于某種特定溶劑(由于對于多數(shù)的無機(jī)和有機(jī)鹽而言，水是比較理想的溶劑)中的某種溶質(zhì)，我們可以測得其溶解度與溫度之間的關(guān)系，繪制成曲線就得到溶解度

50、曲線，它是選擇生長方法和生長溫度的重要依據(jù)。</p><p>　　如圖2.1[10]所示，曲線AB為較典型的溶解度曲線，它將整個溶液區(qū)劃分為兩部分：曲線上部分稱為過飽和區(qū)（或稱不穩(wěn)定區(qū)）；曲線下部分稱為不飽和區(qū)（或稱穩(wěn)定區(qū)）。在過飽和區(qū)，溶液的不穩(wěn)定程度是有所區(qū)別的。靠近溶解度曲線的區(qū)域里，溶液穩(wěn)定性要稍好些，如果沒有雜質(zhì)或其它人為引入的晶核等因素干擾，則該區(qū)域里的溶液不會自發(fā)析出晶體。而稍遠(yuǎn)離溶解度曲線的區(qū)域，

51、其溶液的穩(wěn)定性就很差，即使沒有上述干擾，也會自發(fā)析出晶體。對于這種現(xiàn)象有人曾引入“不穩(wěn)定過飽和”和“亞穩(wěn)定過飽和”的概念，圖2.1中的曲線A′B′就是劃分這兩個區(qū)域的分界線。從培養(yǎng)晶體的角度出發(fā)，我們總希望析出的溶質(zhì)都只在籽晶上生長而不發(fā)生在其它地方。因此，從溶液中培養(yǎng)晶體的過程就是在亞穩(wěn)過飽和區(qū)進(jìn)行的[11]。</p><p>　　圖2.1 典型溶解度曲線</p><p>　　要使溶液中

52、析出晶體，就必須使溶液達(dá)到過飽和狀態(tài)。由圖2.1可知，要使C點(diǎn)處的不飽和溶液達(dá)到飽和，有兩條路徑可走：CAA′與CBB′。CAA′這條路徑即是通過保持溶液濃度不變，降低溶液溫度來實(shí)現(xiàn)的，可稱為降溫法。CBB′是通過保持溶液溫度不變，增加溶液濃度來實(shí)現(xiàn)的，可稱為恒溫蒸發(fā)法。一般情況下，對于溶解度和溫度系數(shù)（指的是在一定壓力下，物質(zhì)在溶劑中溶解的變化量ΔW與溫度變化量ΔT的比值，即K=ΔW／ΔT）較大的物質(zhì)，采取降溫法較好。依據(jù)文獻(xiàn)[12]

53、所提供的NaBrO3溶解度數(shù)值表，基于最小二乘法模擬繪制出溶解度曲線圖2.1，由圖知NaBrO3在水溶液中的溶解度及溫度系數(shù)都非常大，所以我們采取降溫法來生長NaBrO3晶體。</p><p>　　圖2.2 NaBrO3水溶液溶解度曲線</p><p>　　目前，根據(jù)溶液中晶體生長的規(guī)律，人們已經(jīng)設(shè)計(jì)了許多從溶液中培養(yǎng)晶體的方法，它們都基于同一種原理：一要使溶液達(dá)到過飽和；二是避免非均勻

54、成核，可引入籽晶，同時控制溶液的濃度使之始終處在亞穩(wěn)定飽和區(qū)，另外也要使溶液足夠清潔，降低因雜質(zhì)引起的非均勻成核的幾率[11]。</p><p>　　溶液法簡單并且容易生長大晶體，但生長速度較慢，且需要較高的控溫精度。在一定溫度T下，溫度波動ΔT對晶體生長的影響取決于ΔT/T，對于一定的波動ΔT，可以升高溫度T來降低ΔT/T的數(shù)值，從而減少溫度波動對晶體生長的影響。對于生長速率問題，上章提到過3%的Na2SO4能

55、較大提高NaBrO3晶體的成核率[1]。</p><p>　　在生長大晶體之前，一般需要生長籽晶，籽晶生長的要求不需要很高，一般用恒溫蒸發(fā)法。之后便開始生長大晶體，圖2.3 為從溶液中降溫生長晶體的裝置示意圖[10]。</p><p>　　1.籽晶架；2.晶體；3.轉(zhuǎn)動密封裝置；4浸沒式加熱器；5.攪拌器；6.控制器（接觸溫度計(jì)）；7.溫度計(jì)；8.育晶器；9.有空隔板；10.水槽</

56、p><p>　　圖2.3 水浴育晶裝置</p><p>　　生長溶液放在育晶器8里，上口密封以防止溶液蒸發(fā)和外部雜質(zhì)干擾。籽晶2固定在籽晶架1上，為了使籽晶始終處于均勻的過飽和溶液中，必須使得籽晶相對于溶液做勻速相對運(yùn)動，這就是安裝轉(zhuǎn)動密封裝置3的原因。整個育晶器放在一個大的水槽里以減小溫度波動幅度。降溫法生長晶體的關(guān)鍵是掌握合適的降溫速度，以確保晶體始終處于亞穩(wěn)過飽和，使得晶體正常生長。&l

57、t;/p><p>　　從水溶液中生長NaBrO3晶體</p><p>　　先用恒溫蒸發(fā)法生長籽晶，然后用降溫法生長大塊NaBrO3晶體。</p><p><b>　　籽晶生長</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備及物品：NaBrO3粉末，蒸餾水，燒杯，玻璃棒，量筒，電子秤，水浴裝置，控溫器，恒溫箱等。</p>

58、<p>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一，制備30℃（當(dāng)時室溫為15℃左右）時NaBrO3飽和溶液。將 84.0gNaBrO3粉末放入裝有200ml蒸餾水的燒杯中，攪拌，然后將燒杯放入溫度恒為30℃的水浴設(shè)備中，繼續(xù)攪拌直至NaBrO3粉末完全溶解。二，蒸發(fā)結(jié)晶。將制備好了的NaBrO3飽和溶液放入30℃的恒溫箱中蒸發(fā)，大約一天過后，就可以得到較好的籽晶——形狀規(guī)則、透明無瑕疵、的小晶體。</p><p><b&

59、gt;　　大塊晶體生長</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備及物品：較好的籽晶，NaBrO3粉末，蒸餾水，玻璃棒，一整套水浴育晶裝置等。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：一，配制母液 。在室溫下，將1410g （根據(jù)圖2.2，我們粗略得到72℃時，NaBrO3水溶液中的溶解度為70.5g左右）NaBrO3粉末放入裝有2000ml蒸餾水的育晶器里，攪拌，然后將育晶器放入溫度為72℃

60、的育晶水槽中，繼續(xù)攪拌溶液，直至粉末完全溶解。二，測飽和點(diǎn)（溫度）。由于72℃并非所得溶液的精確飽和點(diǎn)，并且實(shí)際中壓力不是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓以及一些雜質(zhì)的干擾等原因，所以仍需測量溶液飽和溫度。我們將預(yù)熱過的籽晶放入溶液中，逐漸改變溫度，通過濃度渦流法確定飽和溫度（如果溶液是不飽和的，晶體棱角就會溶解，表面附近的溶液濃度較周圍的大，變得較重而向下運(yùn)動，形成向下的液流；如果溶液是過飽和的，晶體棱角就會“發(fā)毛”，表面附近的溶液濃度較周圍的小，變得較輕

61、而向上運(yùn)動，形成向上的液流，可以通過觀察液流運(yùn)動方向的變化來確定溶液飽和溫度）[11]。最后我們得到實(shí)驗(yàn)中的母液的飽和點(diǎn)是75.0℃。三，降溫法生長晶體。先將水槽溫度升至88℃，將母液處于過熱情況（88℃）下12小時，之后降溫至75.5℃，降溫過程可在12小時內(nèi)完成。放入已經(jīng)預(yù)熱的較好籽晶，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在操作過程中有熱量損失，溫度一</p><p>　　表2.1 實(shí)驗(yàn)期間溶液溫度表</p>&

62、lt;p>　　圖2.4 NaBrO3晶體實(shí)物圖</p><p>　　圖2.4所示晶體大致形狀為正四面體截去四個頂角后得到的多面體，平行面間的距離d=29.2mm，兩個大面（如圖中的上面與右面）之間的夾角θ=70.5°。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明：以下我們簡要解釋所得晶體形狀問題。根據(jù)Eric R.C. Holcomb 等所得到得實(shí)驗(yàn)結(jié)論，在低溫下容易長出四面體和立

63、方體的NaBrO3晶體，在高溫下則容易變?yōu)槎嗝骟w。在我們的實(shí)驗(yàn)中，由于考慮到實(shí)驗(yàn)設(shè)備控溫精度不是很高，溫度波動會成為影響晶體生長的主要原因，于是我們放棄了低溫條件以降低ΔT/T的數(shù)值，最終為我們得到如圖2.4所示的多面體型晶體。</p><p>　　NaBrO3晶體旋光特性研究 </p><p><b>　　概念和理論簡介</b></p><p&g

64、t;　　當(dāng)線偏振光沿某些晶體光軸（若晶體為各向同性，如NaBrO3晶體，則沿任意方向皆可）傳播時，其振動面會旋轉(zhuǎn)一定的角度，這種現(xiàn)象稱為旋光現(xiàn)象，能夠使線偏振光的振動面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的物質(zhì)叫做旋光性物質(zhì)。其偏轉(zhuǎn)的角度θ與光在該晶體里傳播的路程l成正比[13]，即</p><p><b>　　（3-1）</b></p><p>　　式中叫做該晶體旋光率。有些溶液和液體也能夠發(fā)

65、生旋光現(xiàn)象，如蔗糖水溶液，這時上式修正為</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　式中[α]為溶液或液體的旋光率，C為溶液的濃度（若是液體則C=1）。另外還有磁致旋光現(xiàn)象[14]。另一方面，旋光物質(zhì)的旋光率不僅與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)還與入射的波長相關(guān)，當(dāng)用白光照射處于偏振方向正交的偏振片之間的旋光物質(zhì)時，會出現(xiàn)其他色彩，轉(zhuǎn)動出射偏振片，色彩就會改變

66、，這種現(xiàn)象叫做旋光色散[15]。</p><p>　　對旋光現(xiàn)象的菲涅耳唯象解釋[13]。</p><p>　　圖3.1 菲涅耳的旋光唯象解釋示意圖</p><p>　　如圖3.1所示，菲涅耳假設(shè)線偏振光是由頻率相同但旋向相反的兩束圓偏振光組成的，并且它們在旋光物質(zhì)中的傳播速度不同。假設(shè)在剛進(jìn)入旋光物質(zhì)的那一時刻，線偏振光的振幅達(dá)到最大值，此時將光線分解為左、右旋圓

67、偏振光，兩束光的電矢量ER和EL開始分離，不妨設(shè)vR＞vL，則光線離開旋光物質(zhì)的前一時刻，ER旋轉(zhuǎn)的角度φR大于EL旋轉(zhuǎn)的角度φL，如圖3.1所示，它們的合振動方向偏轉(zhuǎn)的角度θ為，</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中nL和nR是左右圓偏振光在旋光物質(zhì)中的折射率。菲涅耳還用多塊右旋與左旋交替排列的石英晶體組合分離出了旋向相反的圓偏振

68、光，從而證實(shí)了自己的解釋。</p><p>　　關(guān)于旋光現(xiàn)象的解釋還有螺旋理論[16,17]，該理論認(rèn)為所有光學(xué)活性分子都具有螺旋結(jié)構(gòu)，它是導(dǎo)致旋光物質(zhì)具有旋光性的根本原因，即物質(zhì)的旋光性與其微觀分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，</p><p>　　對于物質(zhì)旋光現(xiàn)象的應(yīng)用方面，我們可以利用公式（3-1）測量某些晶體薄膜的厚度，利用公式（3-2）測量溶液的濃度，這方面工業(yè)應(yīng)用的比較成熟的是“量糖術(shù)”，也可以利

69、用螺旋理論得知旋光物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息等等。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理</b></p><p>　　由公式（3-1）可得旋光率</p><p><b>　?。?-4） </b></p><p>　　下面將通過實(shí)驗(yàn)測得光NaBrO3晶體中傳播的路程l和不同波長的線偏振光振動面

70、所偏轉(zhuǎn)的角度θ，判斷α的正負(fù)，即NaBrO3晶體的旋光方向并利用上式得到不同波長λ對應(yīng)的晶體旋光率α的值，繪出α - λ關(guān)系圖。</p><p>　　實(shí)驗(yàn)裝置如圖3.2。 </p><p>　　1.溴鎢燈；2.起偏器；3. NaBrO3晶體；4.檢偏器；5.光纖光譜儀；6.步進(jìn)電機(jī)；7.PC終端。</p><p>　　圖3.2 NaBrO3晶體旋光特性測試實(shí)驗(yàn)裝置

71、圖</p><p>　　圖中光纖光譜儀所接收的光波波段為400nm—1000nm，考慮到觀察效果（各波長所對應(yīng)的光強(qiáng)大小不同，光強(qiáng)越大，效果越明顯），我們選擇499.95nm, 550.06nm, 600.09nm, 700.06nm, 750.02nm, 799.96nm, 849.97nm（由于光譜儀精度，無法取整數(shù)值）這六個波長作為研究的對象。實(shí)驗(yàn)開始前調(diào)整起偏器2與檢偏器4，使得它們的透振方向彼此正交。實(shí)

72、驗(yàn)中，逆著光觀察，隨著步進(jìn)電機(jī)7的轉(zhuǎn)動，檢偏器4順時針轉(zhuǎn)動。逆著光觀察并記下以上波長對應(yīng)的光強(qiáng)為零時的檢偏器4所轉(zhuǎn)過的角度β。</p><p>　　NaClO3的旋光率隨著波長的增大而減小[18]，NaBrO3和NaClO3結(jié)構(gòu)相同，具有相似的旋光特性，再由公式（3-1）知，波長越大，光波旋轉(zhuǎn)角θ的絕對值應(yīng)該越小，所以如果最后我們得到對應(yīng)波長的六個β值是從大到小的順序排列的，那么我們實(shí)驗(yàn)中的NaBrO3晶體即為右

73、旋晶體；反之，如果六個β值是從小到大順序排列的，那么我們的NaBrO3晶體就是左旋晶體了。至于可能出現(xiàn)的其它一些無規(guī)律的排列情況，這是由于部分波長較短的光波振動面旋轉(zhuǎn)角度超過了360°，而波長較長的則沒有超過的緣故，這種情況我們也可以分析旋光的方向，若排列的數(shù)值是可分為兩列遞減數(shù)列（或一個數(shù)值與一個遞減數(shù)列），則可認(rèn)為是右旋的，否則為左旋的。最終實(shí)驗(yàn)中我們得到的β值是從大到小的順序排列的，這就說明我們的晶體是右旋的。我們測得光

74、在晶體中傳播的路程為l=d=29.2mm，而β值此時即為光旋轉(zhuǎn)角θ，利用公式3.4我們得到不同波長λ所對應(yīng)的晶體旋光率α。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理見下表</p><p>　　表3.1 旋光特性測試數(shù)據(jù)及處理</p><p>　　根據(jù)上表，并基于最小二乘法通過Origin數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行模擬，我們得到旋光率隨波長變的擬合曲線即旋光色散曲線3.3。</p><p>　　圖3.3

75、旋光色散曲線</p><p>　　圖中α與λ的數(shù)值關(guān)系式[19]為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　其中殘差平方和RSS=1.6098×10-4，相關(guān)系數(shù)R2=0.99982，說明擬合函數(shù)基本符合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（由圖知，在波長最小的點(diǎn)處曲線往上凸起，此點(diǎn)處誤差較大）。由（3-5）式，我們得到波長為632.

76、8nm和532nm時，旋光率分別為1.80° mm-1和3.05° mm-1，這兩組數(shù)據(jù)將為下章研究做參考。 </p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　用溴鎢燈為光源加之光纖光譜儀測試了溴酸鈉晶體不同波長下的旋光率，并用最小二乘法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，計(jì)算出擬合誤差，并根據(jù)擬合公式得出了632.8nm和532nm波長下的溴酸鈉

77、晶體的旋光率。</p><p>　　利用NaBrO3晶體制作光學(xué)濾波器</p><p><b>　　理論與計(jì)算</b></p><p>　　圖4.1 光線在不同介質(zhì)分界面上的振幅變化圖</p><p>　　如圖4.1所示，光波通過不同介質(zhì)的分界面時會發(fā)生反射和折射，入射、反射和折射三束光波在分界面處的振幅大小和方向之間的

78、關(guān)系可由菲涅耳公式[20]（4-1—4-4）表示：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　（4-3）</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p&

79、gt;<p>　　式中rS和rP是S與P分量的反射振幅比，tS和tP是S與P分量的透射振幅比，i1是入射角，i2是折射角。</p><p>　　由公式（4.2）可知，當(dāng)i1與 i2之和為90°時，rP為零，即反射光P分量光強(qiáng)為零，這時反射光中只存在S分量，為線偏振光，此時的i1稱為布儒斯特角，滿足如下公式</p><p><b>　?。?-5）</b

80、></p><p>　　其中n1、n2分別為入射面與折射面所在介質(zhì)的折射率。</p><p>　　相同大小的偏振光以布儒斯特角進(jìn)行內(nèi)反射，當(dāng)入射光只存在S分量時，反射光光強(qiáng)最大，只存在P分量時反射光光強(qiáng)最小，為零，振動面為其它方向時，反射光光強(qiáng)居于最大與最小之間，并有強(qiáng)弱之分。以波長不同、光強(qiáng)大小及偏振方向相同的多束光波以同樣的光路射入NaBrO3晶體，由于旋光色散特性，不同波長的光

81、波振動面在晶體里所偏轉(zhuǎn)的角度不同，當(dāng)它們進(jìn)行內(nèi)反射時，入射光的偏振方向不同，出射光的光強(qiáng)會有強(qiáng)弱之分，有些光波的光強(qiáng)甚至為零（實(shí)際中只能接近零）從而達(dá)到濾波效果。</p><p>　　圖4.2 濾波器結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　圖4.3 光波振幅變化示意圖</p><p>　　圖4.2為濾波器結(jié)構(gòu)示意圖，界面1與界面2平行。光線經(jīng)過起偏器后以入射角i1進(jìn)入晶

82、體界面1，之后折射光以布儒斯特角iB射向界面2，該界面的反射光經(jīng)界面3和界面1連續(xù)全反射后從界面4射出（具體各面入射角值4.2節(jié)中將會給出），被光線光譜儀接收。圖4.3為光波振幅變化示意圖，其中虛線為光線方向，由里向外，即我們的觀察方向?yàn)槟婀鈧鞑シ较?。在界?處我們利用菲涅耳公式（4-3—4-4）計(jì)算出折射光振幅坐標(biāo)系處在界面上，光波P分量在X方向上，S分量在Y方向上。為入射光振幅，角度為θ，可分解為P分量和S分量，經(jīng)界面1后的折射光振

83、幅為，兩分量為，。之后，光線在晶體中從界面1傳播到界面2，由于NaBrO3晶體旋光特性，光波振幅會向右即順時針旋轉(zhuǎn)一個角度為（對于坐標(biāo)系，因?yàn)轫槙r針旋轉(zhuǎn)，所以在計(jì)算時會用到），其中l(wèi)是光從界面1傳播到界面2所走的路程，。在界面2上，是入射光線，由向右旋轉(zhuǎn)δ得到的分量</p><p><b>　　，</b></p><p>　　向右旋轉(zhuǎn)δ得到的分量</p>

84、<p><b>　　，</b></p><p>　　這樣我們就可以得到在坐標(biāo)方向上的分量</p><p>　　和 ；</p><p>　　經(jīng)布儒斯特角iB反射后的反射光振幅</p><p><b>　　=（圖中未畫出）。</b><

85、;/p><p>　　由于傳播的路程不變，由公式（1）知光強(qiáng)不同的同一種線偏振光因晶體的旋光效應(yīng)而使得振動面偏轉(zhuǎn)的角度相同，在界面3和界面1處由于入射角和折射角恒定不變，反射光波的偏振狀態(tài)與光強(qiáng)無關(guān)，所以對于同一種波，在界面4上的偏振狀態(tài)相同，設(shè)β為光波從界面2傳播到界面4過程中S分量偏轉(zhuǎn)的角度，所以β為定值。由于全反射不改變光波光強(qiáng)大小，所以界面4處的入射光光強(qiáng)為，折射光強(qiáng)為</p><p>

86、<b>　　=，</b></p><p>　　其中由于入射角與折射角恒定，故、恒定，所以最終出射光的光強(qiáng)</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)測試及數(shù)據(jù)分析</b></p><p>　　實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖4.4所示。</p>

87、;<p>　　圖4.4 實(shí)驗(yàn)裝置示意圖 1-He-Ne激光器；2-半透半反境；3-半導(dǎo)體激光器；4-格蘭棱鏡；5-菲涅耳棱體；6-與步進(jìn)電機(jī)相連的起偏器；7-光纖光譜儀；9-PC終端</p><p>　　從He-Ne激光器發(fā)出的紅光（632.8 nm）與從半導(dǎo)體激光器發(fā)出的綠光（532 nm）通過半透半反境后耦合在一起，可以調(diào)整半透半反境使得通過格蘭棱鏡、菲涅耳棱體和起偏器后的紅光與綠光光強(qiáng)相等

88、。兩束光強(qiáng)相等的線偏振光通過NaBrO3晶體后為光纖光譜儀所接收，并在PC終端顯示它們的光強(qiáng)大小，啟動步進(jìn)電機(jī)使得起偏器朝順時針旋轉(zhuǎn)360°，PC終端上所顯示的光強(qiáng)分布會有所變化，而我們最關(guān)心的是一個光強(qiáng)達(dá)到最小時兩光強(qiáng)的比值。定義光波1對光波2的消光比</p><p>　　(dB) (4-7)</p><p>　　式中I1為I2達(dá)到最

89、小時所取得值。由此可知消光比越大，濾波效果越好。</p><p>　　NaBrO3晶體的折射色散現(xiàn)象不顯著，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可看成相等，取晶體折射率n2=1.62，空氣折射率n1=1.00。實(shí)驗(yàn)中i1=58.3°，iB =31.7°, i2=38.8°（與臨界角iC=38.1°相比只相差0.7°），l=34.3mm，由上章研究內(nèi)容我們知道紅光旋光率αr=1.80&

90、#176;mm-1,綠光旋光率αg=3.05°mm-1。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可得到界面1處的振幅透射比tS=0.618，tp=0. 553，兩束光在晶體中的旋轉(zhuǎn)角δr=61.74°，δg=104.62°。將相關(guān)數(shù)據(jù)代入（4-6）（由于偏振器順時針轉(zhuǎn)動，式中我們用﹣θ代替θ）中并令相關(guān)恒定系數(shù)為一，得到相對光強(qiáng)</p><p><b>　?。?-8）</b><

91、/p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　圖4.5是實(shí)驗(yàn)測得的紅、綠光光強(qiáng)變化數(shù)據(jù)圖線與利用以上兩式得到的理論數(shù)據(jù)圖線之間的比較。由圖可知，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)基本符合。</p><p>　　圖4.5 實(shí)驗(yàn)與理論濾波圖線</p><p>　　最后我們計(jì)算消光比。根據(jù)式（4-8）和（4-9）以及圖4.4我

92、們選擇偏振器旋轉(zhuǎn)角度為80°、115°、260°和295°時四組紅光與綠光光強(qiáng)值，取平均值后得到兩組數(shù)據(jù)，最后得到消光比如下</p><p>　　EXTr-g=7.4(dB)</p><p>　　EXTg-r=8.2(dB)。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p&g

93、t;　　基于NaBrO3晶體的各向同性和旋光特性以及光以布儒斯特角進(jìn)行內(nèi)反射時P分量光強(qiáng)為零這一原理，設(shè)計(jì)了簡易濾波器，并以波長為632.8 nm和532 nm的兩束光進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)測試，結(jié)果顯示濾波器性能良好。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　目前由于大尺寸各向同性光活性晶體不能夠大量、快速生長，較大程度上阻礙了對其作進(jìn)一步的研究和

94、應(yīng)用。本文通過水溶液降溫法生長NaBrO3晶體，最終獲得了尺寸達(dá)29.2mm的透明、規(guī)則的晶體。同時，還測試了不同波長下溴酸鈉晶體的旋光率，用最小二乘法對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，得出隨波長增加，旋光率不斷減小，還分析了擬合誤差。另外，基于溴酸鈉晶體的各向同性和旋光色散特性設(shè)計(jì)并研制了一種旋光光學(xué)濾波器，經(jīng)理論模擬和實(shí)驗(yàn)測試均取得了良好的濾波效果。</p><p>　　晶體旋光特性及其應(yīng)用對于廣泛本文不僅可以為相關(guān)研究

95、者生長同類晶體提供參考，還對NaBrO3晶體旋光特性及其應(yīng)用于社會生產(chǎn)具有實(shí)際意義。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　張貞柯, 林景臻. 溴酸鈉晶體生長和雜質(zhì)對晶體形狀影響的研究[J]. 人工晶體學(xué)報(bào), 1982, Z1: 77- 78.</p><p>　　Eric R.C. Holcomb, Tetsuo

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