Chương 1 Đại cương về vật liệu học

TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC --oOo-- VẬT LIỆU HỌC NGÀNH HÓA Chƣơng 1 ĐẠI CƢƠNG VỀ VẬT LIỆU HỌC GV: Lê Quý Dũng Học kỳ 2 Năm học 2011 - 2012 Giới thiệu môn học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 2 Mục tiêu môn học • 1. Các khái niệm, nguyên lý chung, cơ sở của vật chất nói chung cũng như một số loại vật liệu nói riêng • 2. Nguyên tắc, công dụng của một số phương pháp vật lý thông dụng ứng dụng trong khảo sát tính chất vật liệu 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 3 Có cái nhìn khái quát về vật liệu học Phân bố chương trình • 1. Đại cương về vật liệu học • 2. Vật liệu kim loại • 3. Vật liệu polymer • 5. Vật liệu nano • 6. Một số phương pháp xác định cấu trúc và hình thái vật liệu 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 4 Tài liệu tham khảo chính • Slides bài giảng Vật liệu học năm 2011 – 2012 • Sách: Materials Chemistry của Bradley D. Fahlman, second edition • Sách: Vật liệu học của B. N. Arzamaxov do Nguyễn Khắc Cường (chủ biên) biên dịch. • Giáo án Vật liệu học của thầy Hà Văn Hồng 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 5 Kế hoạch thi và phân bố điểm Điểm tiểu luận 20% Điểm giữa kỳ 20% Điểm thi học kỳ 60% Điểm môn học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 6 • Đề tài giảng viên đưa hoặc nhóm tự chọn (cộng 1 điểm) • Lớp trưởng phân lớp thành 14 nhóm, bầu nhóm trưởng, gởi danh sách về cho thầy vào buổi học thứ 2 Vật liệu học ngành hóa Chương 1: Đại cương về vật liệu học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 7 Chương 1: Đại cương về vật liệu học • 1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới • 2. Các loại liên kết trong vật chất • 3. Các trạng thái tự nhiên của vật chất • 4. Đại cương về tinh thể học • 5. Một số tính chất cơ bản của vật liệu 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 8 1.1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 9 Các thời kỳ của lịch sử được đặt tên theo loại vật liệu chính sử dụng trong thời kỳ đó 1.1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới • Một ví dụ cụ thể về vật liệu: TiO2 • Chất bột rắn màu trắng, không tan trong nước • Thường được biết tới dưới dạng bột màu (trắng) • Tính chất đặc biệt: khả năng xúc tác quang hóa 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 10 1.1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới • Sử dụng như một chất chống ô nhiễm nhờ vào khả năng xúc tác quang hóa dị thể (phản ứng xúc tác xảy ra trên bề mặt của chất xúc tác). • Xúc tác quang hóa: phản ứng xúc tác xảy ra khi có mặt ánh sáng và sự tiếp xúc của xúc tác với tác chất 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 11 1.1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới • Ứng dụng tính chất xúc tác quang hóa: Phân hủy Nox, khử mùi, khử trùng, xử lý nước, diệt khuẩn… • Vật liệu ứng dụng: Gạch tự diệt khuẩn, sơn tự làm sạch 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 12 «Hãy hình dung một bệnh viện với các buồng bệnh trắng tinh, vô trùng mà không cần nhân công lau chùi; cửa kính trong suốt không hề bám bụi, mọc nấm; quần áo mặc không cần giặt... Điều đó không viễn tưởng mà hoàn toàn có cơ sở khoa học dựa trên vật liệu nano oxit titan. 1.1. Sự cần thiết phát triển vật liệu mới 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 13 KIM LOẠI VẬT LIỆU BÁN DẪN VẬT LIỆU SIÊU DẪN VÔ CƠ HỮU CƠ VẬT LIỆU SILICON composite Một số loại vật liệu cơ bản Sự tìm ra vật liệu mới sẽ kéo theo sự phát triển đời sống của xã hội Tất yếu cho sự phát triển của xã hội 1.2. Các trạng thái và liên kết trong chất 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 14 1.2. Các trạng thái và liên kết trong chất • Coi lại giáo trình hóa học 1 • Do tương quan giữa các tiểu phân (phân tử, nguyên tử) trong chất • Khí: động năng >> thế năng • Lỏng: động năng và thế năng chênh lệch nhau không quá nhiều • Rắn: thế năng >> động năng 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 15 1.2. Các trạng thái và liên kết trong chất 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 16 Liên kết kim loại Xem lại giáo trình hóa học 1 1.3. Đại cương về tinh thể học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 17 1.3. Đại cương về tinh thể học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 18 Ví dụ sự tạo thành tinh thể NaCl từ Na và Cl2 nguyên chất 1.3. Đại cương về tinh thể học • Sự khác biệt giữa chất rắn tinh thể và chất rắn vô định hình 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 19 Phân tử gồm các tiểu phân xắp xếp tuần hoàn Phân tử gồm các tiểu phân xắp xếp không tuần hoàn Có nhiệt độ nóng chảy xác định Chỉ có khoảng nóng chảy mà không có nhiệt độ nóng chảy xác định 1.3. Đại cương về tinh thể học • Tinh thể là tập hợp các nguyên tử, phân tử hay ion được sắp xếp có trật tự tạo thành một cấu trúc nhất định có tính tuần hoàn. • Các vật thể rắn trong thiên nhiên hầu hết đều có cấu trúc tinh thể. Thể khí, lỏng hay chất rắn vô định hình cũng có thể chuyển thành tinh thể ở các điều kiện thích hợp. 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 20 1.3. Đại cương về tinh thể học • Đồng chất: tại mọi điểm trong tinh thể đều có tính chất vật lý và hoá học như nhau. • Dị hướng. • Có thể tự hình thành nên các tinh thể đa diện. • Có nhiệt độ nóng chảy xác định. • Có tính đối xứng: khi có các biến đổi hình học thì các điểm, đường, mặt tự trùng lặp lại như cũ. • Gây ra hiệu ứng nhiễu xạ đối với tia X và chùm tia điện tử. 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 21 1.3. Đại cương về tinh thể học Cách biểu diễn một mạng tinh thể: như hình bên Nút mạng: biểu diễn những tiểu phân tạo thành cấu trúc tinh thể Đường thẳng: thể hiện liên kết giữa các nút mạng Ô mạng cơ sở: là ô mạng khi tịnh tiến 3 phương trong không gian sẽ tạo thành mạng tinh thể 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 22 Ô mạng cơ sở • Đâu là ô mạng cơ sở của NaCl • Trong ô mạng cơ sở đó, hãy đếm o Có bao nhiêu nguyên tử Cl o Có bao nhiêu nguyên tử Na 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 23 1.3. Đại cương về tinh thể học • Phân biệt đơn tinh thể và đa tinh thể 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 24 Đa tinh thể Đơn tinh thể Đa tinh thể gồm các đơn tinh thể dính liền với nhau tại biên của mỗi biên tinh thể 1.3. Đại cương về tinh thể học • Mỗi một ô mạng cơ sở đặc trưng bởi các thông số cạnh a, b, c, và các góc α, β, γ • Cấu trúc của ô mạng cơ sở đặc trưng cho cấu trúc của mạng tinh thể, có 7 kiểu mạng tinh thể khác nhau 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 25 1.3. Đại cương về tinh thể học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 26 1.3. Đại cương về tinh thể học • Từ 7 kiểu ô mạng cơ sở, ta có 14 ô mạng tinh thể khác nhau 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 27 1.3. Đại cương về tinh thể học 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 28 Mật độ nguyên tử ô mạng cơ sở • 𝑀ậ𝑡 độ ô 𝑚ạ𝑛𝑔 = 𝑇ℎể 𝑡í𝑐ℎ 𝑡𝑖ể𝑢 𝑝ℎâ𝑛 𝑐ℎ𝑖ế𝑚 𝑇ℎể 𝑡í𝑐ℎ ô 𝑚ạ𝑛𝑔 𝑐ơ 𝑠ở 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 29 Mật độ nguyên tử ô mạng cơ sở • Bài tập: lập công thức tính mật độ của ô mạng cơ sở cho các ô mạng sau: o Lập phương đơn giản, tâm khối, tâm mặt o Trực thoi đơn giản, tâm đáy, tâm khối, tâm mặt o Bốn phương đơn giản, bốn phương tâm khối 21 February 2012 Vật liệu học - Lê Quý Dũng 30 1.4. Mặt mạng tinh thể - chỉ số hkl (chỉ số Miller) • Để xác định mặt phẳng tinh thể trong cấu trúc lập phương, thường sử dụng chỉ số Miller • Định nghĩa: chỉ số Miller là đại lượng nghịch đảo giao điểm phân số của mặt tinh thể cắt trên trục tinh thể x, y, z của ba cạnh không song song của ô cơ bản lập phương • Cạnh lập phương của ô cơ bản là đơn vị đo chiều dài và vị trí cắt của mặt tinh thể được đo theo thành phần của chiều dài đơn vị này Chỉ số Miller (h,k,l) (mặt phẳng tinh thể) • Tìm giao điểm của mặt phẳng trên 3 trục • Xác định độ dài đoạn thẳng từ gốc toạ độ đến các giao điểm • Lấy giá trị nghịch đảo của các đoạn thẳng • Quy đồng mẫu số Lấy các giá trị của tử số • Ký hiệu bằng ba chữ h, k, l tương ứng 3 trục x, y, z • Số âm được viết bằng 1 gạch ngang ở đầu Z X Y (010) (020) Z X Y Z X Y )010( _ X Y Z Nghịch đảo Chỉ số Miller 1. ∞ 1 ∞ 1/ ∞ 1/1 1/ ∞ (0,1,0) 2. ∞ -1 ∞ 1/ ∞ -1/ 1 1/ ∞ 3. ∞ 1/2 ∞ 1/ ∞ 2/1 1/ ∞ (0,2,0) Bài tập – xác định chỉ số hkl Z X Y Z X Y Z X Y X y z Nghịch đảo Chỉ số Miller 1. 1   1/1 1/ 1/ (1,0,0) 2. 1 1  1/1 1/1 1/ (1,1,0) 3. 1 1 1 1/1 1/1 1/1 (1,1,1) Z X Y (100) Z X Y (110) Z X Y (111) Bài tập – xác định chỉ số hkl Ứng dụng của chỉ số hkl • Hai ứng dụng quan trọng o 1. Tính toán khoảng cách giữa các mặt mạng có cùng chỉ số hkl o 2. Từ phổ nhiễu xạ tia X, xác định các mặt cho nhiễu xạ, từ đó có thể xác định được kiểu ô mạng tinh thể (chưa học) Ứng dụng của chỉ số hkl • Tính toán khoảng cách giữa các mặt mạng có cùng chỉ số hkl Bài tập • Xác định chỉ số Miller của mặt mạng tinh thể trên • Tính toán khoảng cách giữa những mặt mạng có cùng chỉ số hkl đó Bài tập chỉ số Miller 1 𝑑(632) 2 = (6 2 + 32 + 22) 1 𝑎2 𝑑(632) = 𝑎 49 Bài tập độ đặc khít của ô mạng lập phương Ví dụ: giải trường hợp lập phương đơn giản • Giả sử cạnh của ô mạng cơ sở là a • R là bán kính nguyên tử = a/2 • Số nguyên tử trong 1 ô mạng cơ sở =1/8 * 1 = 1 • Thể tích ô mạng cơ sở = a3 • Thể tích chiếm bởi các nguyên tử = 4 3 𝜋𝑅3 = 4 3 𝜋( 𝑎 2 )3 = 𝜋𝑎3 6 • Mật độ ô mạng = 𝜋𝑎3 6 𝑎3 . 100% = 𝜋 6 . 100% = 3,14 6 . 100% = 52,3 % Khối lượng riêng -khối lượng riêng m- khối lượng của các nguyên tử (phân tử, ion) thuộc về một ô cơ sở V-thể tích của ô cơ sở M-khối lượng mol NA = 6.602.10 23 số Avogadro nv- số ng.tử thuộc một ô cơ sở V m  V.N n.M A v Bài tập • 1. Sắt alpha kết tinh theo mạng lập phương tâm khối. Xác định bán kính của nguyên tử Fe trong sắt alpha biết tỉ trọng của nó bằng 7,86 g/cm3. Cho Fe = 55,8 g/mol Bài tập • 2. Bán kính của nguyên tử Na bằng 0,190 nm. Tính tỉ trọng của Na kim loại (mạng lập phương tâm khối). Cho Na = 23,0 g/mol • 3. Cu kim loại kết tinh theo mạng lập phương tâm diện. Tỉ trọng của nó bằng 8,96. Tính bán kính nguyên tử của Cu. Cu = 63,5 g/mol Bài tập • 4. Tỉ trọng của NaCl bằng 2,165. Tính tổng bán kính của 2 ion Na+ và Cl- MNaCl = 58,44 g/mol. • 5. Cho thông số mạng tinh thể của 2 dạng thù hình của Fe: - Fe alpha: lập phương tâm khối; a = 0,286 nm. - Fe gamma: lập phương tâm diện; a = 0,356 nm. Tính bán kính nguyên tử và tỉ trọng của Fe trong mỗi trường hợp. Fe = 55,8 g/mol • 6. Bán kính nguyên tử của C là r = 0,077 nm. Tính tỉ trọng và độ đặc khít của kim cương. C = 12,01 g/mol. 1.5. Sai khuyết trong tinh thể  Khuyết tật Frenkel : Cation rời nút mạng  Vị trí xen kẽ => Cặp: N.trống (+) & N.tử xen kẽ (+) Khuyết tật Schotky : Cation và Anion rời nút mạng  Vị trí mặt ngoài => Cặp nút trống: N.trống (+) & N.trống (-) Khuyết tật Shottky Khuyết tật Frenkel 1.5. Sai khuyết trong tinh thể Khuyết tật tạo bởi hợp chất không tương hợp Điều kiện Ion có nhiều hóa trị Ví dụ : FeO Fe : Fe2+ & Fe3+ Fe3+ thay thế Fe2+ & tạo thêm lỗ trống cation 1.5. Sai khuyết trong tinh thể  Khuyết tật tạo bởi tạp chất  Tạp chất  D.dịch rắn thay thế (hoặc d.dh rắn xen kẽ) Điều kiện: K.thước : giống nhau Điện tích : giống nhau Trung hòa điện  Khuyết tật tạo bởi tạp chất Ví dụ: NaCl - Tạp chất catiion: Ca2+ thay thế 2 Na+ -Tạp chất anion: O2- thay thế 2 Cl- Cấu trúc ban đầu Tạp chất Ca 2+ Cấu trúc mới Ca 2+ Na + Na + Ca 2+ Nút trống cation Cấu trúc ban đầu Tạp chất O2- O 2- Cl - Nút trống anion Cl - Cấu trúc mới 1.6 Một số tính chất cơ bản của vật liệu • Tính chất vật lý • Tính chất hóa học • Tính chất cơ học 1.6.1. Tính chất vật lý • Tính chất điện • Tính chất từ • Tính chất nhiệt • Tính chất quang 1.6.1.1. Tính chất điện • Mô hình dải năng lượng • Khái niệm về dẫn điện • Dẫn điện của vật liệu kim loại • Dẫn điện của vật liệu bán dẫn • Dẫn điện của vật liệu vô cơ • Dẫn điện của vật liệu hữu cơ • Tính chất điện môi của vật liệu Mô hình dải năng lượng • Thuyết MO: ví dụ H2 và N2 • Do 2 nguyên tử cùng loại gần nhau liên kết với nhau • Tạo ra 1 MO liên kết có năng lượng thấp • 1 MO phản liên kết có năng lượng cao • Khoảng cách giữa 2 vùng năng lượng gọi là miền cấm (delta E) Eplk Elk • Hệ nhiều nguyên tử: 3, 4, 5 … N nguyên tử => tương tác sẽ tạo ra được N/2 MO liên kết và N/2 MO phản liên kết • N càng lớn sẽ làm cho khoảng cách delta E càng nhỏ, tạo thành một dải năng lượng • Miền cấm delta E o Kim loại: rất nhỏ hay = 0 eV o Chất bán dẫn: 0,1 tới 3,0 eV o Chất cách điện: > 3 eV E Dải năng lƣợng của các MO AO MO-PLK 14/2 = 7 MO-LK 14/2 = 7 N=14 (nhỏ) AO N= vô cùng lớn D ải năng lƣợng của N M O MO-LK N/2 MO-PLK N/2 Khái niệm về sự dẫn điện • Là sự chuyển động của các điện tử tự do theo một hướng nào đó dưới tác dụng của điện trường Dẫn điện của vật liệu kim loại • Vùng hóa trị và vùng dẫn liền kề nhau • Chỉ cần một kích thích nhẹ • Electron vùng hóa trị chuyển lên vùng dẫn và chuyển động tự do • Xuất hiện sự dẫn điện khi đặt trong điện trường Vật liệu kim loại Độ dẫn điện, (Ωm)-1 Bạc (Ag) 6.8.107 ĐồngCu) 6.0.107 Vàng (Au) 4.3.107 Nhôm (Al) 3.8.107 Sắt (Fe) 1.0.107 Đồng thau (70Cu-30Zn) 1.6.107 Thép cacbon 0.6.107 Thép không gỉ 0.2.107 Bán dẫn tinh khiết • Bán dẫn tinh khiết thường gặp là: Si, Ge, C,… • Silic (Si) có số thứ tự 14- 1s22s22p63s23p2 • Ở nhiệt độ thấp, gần 0 K, các electron hóa trị gắn bó chặt chẽ với các nguyên tử ở nút mạng. Do đó Si Không có các electron tự do • Khi nhiệt độ tăng cao làm xuất hiện các cặp electron – lỗ trống. Số electron và lỗ trống trong bán dẫn tinh khiết bằng nhau • Khi có điện trường đặt vào chất bán dẫn các electron chuyển động ngược chiều điện trường, các lỗ trống chuyển động cùng chiều điện trừơng, gây nên dòng điện trong chất bán dẫn. Bán dẫn tinh khiết Bán dẫn tạp • Bán dẫn có tạp chất thường gặp là: GaAs, CdTe, ZnS…, nhiều ôxit, sunfua, selenua, telurua…, và một số chất polime. • Nếu bán dẫn Silic có pha tạp chất, tức là ngoài các nguyên tử Silic, còn các nguyên tử khác, thì tính dẫn điện của bán dẫn thay đổi rất nhiều. • Bán dẫn có tạp chất được chia làm 2 loại: bán dẫn loại n và bán dẫn loại p. Bán dẫn tạp chất N • Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử phôtpho (P). P:1s22s22p63s23p3 . Electron dư trong nguyên tử Phôtpho liên kết yếu với nguyên tử Phôtpho. Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất P • Electron dư thừa dễ dàng tách ra khỏi nguyên tử Bán dẫn tạp chất P • Giả sử trong mạng tinh thể Silic có lẫn một nguyên tử Bo (B). • B:1s22s22p63s23p1 . Lỗ trống tạo nên do nguyên tử Bo thiếu 1 electron liên kết với 1 nguyên tử Silic lân cận. Mô hình mạng tinh thể bán dẫn có tạp chất B • Một electron ở liên kết gần đó có thể chuyển đến lấp đầy liên kết trống này và tạo thành 1 lỗ trống mới. • Như vậy, bằng cách chọn loại tạp chất và nồng độ tạp chất pha vào bán dẫn, người ta có thể tạo ra bán dẫn thuộc loại mong muốn. Đây chính là tính chất rất đặc biệt của bán dẫn, khiến cho nó có nhiều ứng dụng Dẫn điện của vật liệu vô cơ • Các hợp chất vô cơ như muối, oxit…có thể có nhiều hình thức dẫn. Nói chung đại đa số là những chất dẫn điện kém vì chiều rộng của khe Eg khá lớn. Các hợp chất Các hợp chất Các hợp chất AIBVII Eg(ev) A IIBVI Eg(ev) A IIIBV Eg(ev) LiF NaF LiCl NaCl NaBr KF KCl KBr KI 11 12.5 9.5 8.5 7.5 11 8.5 7.5 5.8 ZnO ZnS ZnSe ZnTe CdO CdS SdSe CdTe PbS PbSe PbTe 3.4 3.8 2.8 2.4 2.3 2.45 1.8 1.45 0.37 0.27 0.33 AIP AlAs AlSb GaP GaAs GaSb InP InSb 3.0 2.3 1.5 2.3 1.4 0.7 1.3 0.2 2.2 3.1 Dẫn điện của vật liệu vô cơ • Dẫn điện không cao như kim loại hay chất dung dịch điện giải nhưng hình thức dẫn rất phong phú . Tùy theo điều kiện có thể chuyển từ hình thức dẫn này sang hình thức dẫn khác . Tùy theo cấu trúc tinh thể , cấu hình các đám mây điện tử mà vật liệu vô cơ có thể dẫn như một kim loại,có thể dẫn như bán dẫn kiểu n hay p Sự dẫn điện của vật liệu hữu cơ • Đa số các vật liệu hữu cơ sử dụng là chất cách điện, vì Eg rất lớn, hầu như vùng dẫn không có điện tử tự do vì các điện tử liên kết bền với nguyên tử trong mạch polymer. Sự dẫn điện của vật liệu hữu cơ • 2 loại chính: Polymer dẫn điện (học) và polymer dẫn ion (không học) • Polymer dẫn điện • Ảnh hưởng của phụ gia: Chế tạo và vật liệu hữu cơ ngòai polymer có các chất phụ gia: nếu phụ gia là bột có độ phân tán cao như kim loại bột hay grafit thì độ dẫn điện phụ thuộc vào tính chất và khối lượng chất phụ gia. Bản chất dẫn điện của vật liệu hữu cơ là do phụ gia, còn polymer chỉ là chất mang • Ví dụ, nilon 6/6 khi phụ gia sợi carbon. Sự dẫn điện của vật liệu hữu cơ • Ngoài ra: Polymer có các dạng liên kết : C-C,C- H,C=C,CC,liên kết vòng,liên kết với các hợp chất có độ âm điện khác nhau.Các dạng liên kết trong mạch polymer tồn tại phổ biến là liên kết σ và liên kết pi. • Liên kết σ là liên kết C-C,C-H :các điện tử đều bị chiếm giữ hòan tòan,nghĩa là không có điện tử tự do nhảy lên miền dẫn. • Còn liên kết π là dạng liên kết ít bền vững hơn và xuất hiện không nhiều các điện tử tự do nằm ở miền dẫn. • Các đồng phân khác nhau cũng sẽ có độ dẫn điện khác nhau. • Độ dẫn điện khác nhau do mật độ điện tử tham gia liên kết và khoảng cách liên kết. Tính chất vật lý o Tính dẫn điện o Tính dẫn nhiệt (không học) o Tính chất từ (không học) o Tính chất quang Tính chất hóa học (không học) Tính chất cơ học (không học) Tính chất quang • Khái niệm chung • Tính chất quang học của vật liệu kim loại • Tính chất quang học của vật liệu phi kim loại Tính chất sóng – hạt của ánh sáng • Ánh sáng truyền đi trong không gian với vận tốc c, bước sóng lamda • Khi đó c= lamda x v Sự phân tách ánh sáng trắng thành các ánh sáng màu Tương tác của ánh sáng với vật rắn • Ta gọi R: độ phản xạ • A: độ hấp thụ • T: độ truyền qua • R = max vật thể màu trắng • A = max vật thể màu đen • T = max vật thể trong suốt o A khác 0, truyền qua và phát xạ => có màu o A = 0, truyền qua và khúc xạ => đục mờ Thuyết lượng tử của Plăng • Nếu dùng nguồn sóng điện từ (ví dụ ánh sáng mặt trời) chiếu rọi vào các phân tử, nguyên tử làm cho chúng từ trạng thái cơ bản chuyển sang trạng thái kích thích, thì khi chúng từ trạng thái kích thích này trở về trạng thái cơ bản, năng lượng thu được sẽ trả lại môi trường, thường dưới dạng năng lượng sóng điện từ (bức xạ điện từ). • Các nguyên tử, phân tử phát xạ hay hấp thụ năng lượng điện từ một cách gián đoạn, từng lượng nhỏ một, nguyên vẹn gọi là lượng tử năng lượng  (photon). • Sự hấp thụ và phát bức xạ điện từ có thể gây nên sự chuyển dời điện tử từ trạng thái năng lượng này sang trạng thái năng lượng khác. • Nguyên tử hấp thụ một photon, bị kích thích làm cho điện tử chuyển từ mức năng lượng E2 lên mức E4 . Năng lượng hấp thụ ()bằng năng lượng chuyển dời điện tử (E) • Điện tử kích thích ở trạng thái khộng bền, liền quay trở về trạng thái cơ bản hoặc ở mức thấp hơn và phát ra một năng lượng (photon) đúng bằng năng lượng đã hấp thụ. • Vì vậy mỗi một chuyển dời điện tử đòi hỏi năng lượng hấp phải có những tần số và một bước sóng tương ứng thích hợp. Tính chất quang học của vật liệu kim loại • Kim loại hấp thụ được tất c