氧化物和玻璃氧离子极化率和光学碱度的研究

摘要

对于光学碱度和氧离子极化率，以前的研究主要集中在可见光区域。但是，对于重金属氧化物玻璃来讲，在红外光谱区域有很重要的应用。本论文针对这一现象，在可见光和近红外光谱区域(波长404．66 nm到1083．03 nm)计算了Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>玻璃的氧离子极化率、光学碱度和相互作用参数。目前的研究表明氧离子极化率和光学碱度随着波数的增加而增加，相互作用参数随着波数的增加而减小。我们也对氧离子极化率、光学碱度、相互作用参数和折射率之间的关系进行了讨论。在波长404．66 nm到1083．03 nm范围内建立了一个氧离子极化率和光学碱度的关系式。这些研究增加了氧离子极化率、光学碱度和相互作用参数的数据信息。 P区、s区、d区过渡金属元素氧化物的氧离子极化率已经由Duffy和Dimitrov计算得到，然而镧系氧化物作为很有前景的发光和非线性光学材料仍然没有得到很好的研究。本文基于折射率和能带间隙两个参数计算了镧系氧化物的氧离子极化率，并由极化率的数值求得了镧系氧化物的光学碱度。根据所得的数值，建议镧系氧化物应该补充到氧化物极化率分组的第二组。同时我们也搜寻到了另外一个“镧系收缩”现象，即镧系氧化物的氧离子极化率随着镧系元素原子序数的增加而逐渐的减小。对于镧系氧化物的氧离子极化率、光学碱度、能带间隙和折射率之间的关系也进行了讨论。 采用熔融冷却法制备了Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>-WO<,3>三元系统玻璃。根据Brewster定律测量并计算了玻璃的折射率；用阿基米德法测量了玻璃的密度。结果表明，玻璃的密度和折射率均随系统中Bi<,2>O<,3>含量的增加而增加。利用线性外推法计算了Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>-WO<,3>玻璃的能带间隙。基于线性折射率和能带间隙求得Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>-WO<,3>玻璃氧离子极化率，进而计算得到该体系的光学碱度。数据表明了Bi<,2>O<,3>-B<,2>O<,3>-WO<,3>玻璃具有较高的极化率，是非常有前景的非线性光学材料。通过我们的实验数据验证了三元玻璃也可以采用Lorentz-Lorenz方程计算氧离子极化率和光学碱度，为多元系统玻璃的极化率研究奠定了良好的基础。 探讨了玻璃光学碱度与密度的关系。结果表明重金属氧化物玻璃的光学碱度随着密度的增加近似呈线性增长，这为搜寻优良的光学材料提供了一个很好的信自。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

第一章文献综述

1.1材料科学理论的进展

1.2硼酸盐玻璃的研究进展

1.2.1硼酸盐玻璃的性质

1.2.2硼反常机理

1.2.3 Bi2O3-B2O3体系研究现状

1.2.4稀土硼酸盐玻璃

1.2.5硼酸盐玻璃的应用

1.3离子极化理论的研究状况

1.3.1离子极化现象

1.3.2影响离子极化的因素-Fajans规则

1.3.3离子极化力

1.3.4离子的极化能

1.3.5离子的极化率和物质的摩尔折射率

1.3.6化学键介电理论与晶体中离子的电极化

1.4离子极化与非线性光学

1.4.1非线性光学的研究状况

1.4.2离子极化与非线性光学的联系

1.4.3非线性光学玻璃的研究进展

1.5光学碱度的研究

1.5.1水-离子理论

1.5.2 Lewis酸碱电子理论

1.5.3光学碱度的研究与应用

1.6本文的研究特色与创新之处

第二章理论基础实验部分

2.1理论基础

2.2实验方案

2.2.1实验药品

2.2.2玻璃样品的制备

2.2.3样品的测试

第三章结果与讨论

3.1 Bi2O3-B2O3二元玻璃氧离子电极化率、光学碱度和相互作用参数

3.1.1基于折射率的氧离子电极化率的计算

3.1.2玻璃的光学碱度计算

3.1.3相互作用参数的计算

3.1.4组分对光学碱度和氧离子电极化率的影响

3.1.5氧离子电极化率和线性折射率的关系

3.1.6理论光学碱度和折射率基光学碱度，理论相互作用参数和折射率基相互作用参数

3.1.7光学碱度与氧离子电极化率，光学碱度与相互作用参数

3.1.8波长对光学碱度、氧离子电极化率和相互作用参数的影响

3.1.9小结

3.2稀土氧化物氧离子电极化率和光学碱度

3.2.1基于折射率的氧离子电极化率的计算

3.2.2能带间隙基平均氧离子电极化率

3.2.3玻璃的光学碱度计算

3.2.4氧离子电极化率与镧系收缩

3.2.5小结

3.3 Bi2O3-B2O3-WO3三元系统玻璃氧离子电极化率和光学碱度

3.3.1 Bi2O3-B2O3-WO3玻璃的密度和折射率

3.3.2 Bi2O3-B2O3-WO3玻璃折射率基氧离子电极化率和光学碱度

3.3.3 Bi2O3-B2O3-WO3玻璃能带间隙基氧离子电极化率和光学碱度

3.3.4 Bi2O3-B2O3-WO3玻璃氧离子电极化率和光学碱度

3.3.5小结

3.4氧化物玻璃光学碱度与密度

3.4.1二元氧化物玻璃光学碱度和密度

3.4.2含Bi2O3和Sb2O3二元硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃光学碱度和密度

3.4.3小结

第四章结论

参考文献

攻读硕士期间发表学术论文情况

致 谢