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[科教] 晶体科普日历 让知识走进千家万户

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发表于 1-15-2017 02:50 AM | 显示全部楼层 |阅读模式

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随着社会的发展和工业的进步,人工晶体在现代高技术领域的各个方面都得到了广泛的应用。我们日常生活中很多地方都能看到晶体的身影,比如各种电子产品中的二极管,电子广告屏中的发光介质,打火机中压电陶瓷。但是人们对晶体的认识很少,认为只有天然的宝石才是晶体。

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科普不仅要在内容上创新,还要在传播方法方法上追求创新。日历是家家户户过日子的计时工具,也是工作的必备品。我们尝试把各种晶体的简介和图片放到日历上,制作成了2015年的《晶体科普日历》。这不仅让人们在关注日月更迭的同时,还能获得点滴科普知识。《晶体科普日历》是一本日历与晶体知识相结合的科普艺术品。它图文并茂,系统而全面地把现代科技中广泛使用的12种晶体以日历的形式逐月予以介绍。不仅使人们的生活多了一些乐趣,也收益了知识。

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1.激光晶体 固体激光器是目前使用最多的激光器之一,绝大多数固体激光器核心是晶体材料,称之为激光晶体。激光晶体可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为激光输出。激光晶体由发光中心和基质晶体两部分组成。大部分发光中心由激活离子构成;若激活离子成为基质晶体组分的一部分时,则构成自激活激光晶体。

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2. 非线性晶体 非线性光学效应是由某些物质受到电磁场作用产生的非线性极化所引起的。具有非线性效应的晶体称为非线性光学晶体。利用非线性光学晶体的倍频、和频、差频、光参量放大和多光子吸收等非线性过程可以得到频率与入射光频率不同的激光,从而达到光学频率转换的目的。这类晶体广泛应用于激光频率转换、四波混频、光束转向、图像放大、光信息处理、光存储、光纤通信、激光对抗以及核聚变研究等领域。

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3.电光晶体 因外加电场而使晶体的折射率发生变化的晶体称为电光晶体。通过外加电场,电光晶体使入射光发生变化,诸如偏转、强度变化、偏振面旋转从而达到控制光传播的目的。

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4. 声光晶体 超声波经过晶体时,在晶体中产生随时间变化的压缩和膨胀区域,使晶体的折射率发生周期性的变化,形成超声导致的折射率光栅,当光通过折射率发生周期性变化的晶体时,将受到光栅的衍射,产生声光相互作用。用声光晶体制成的声光偏转器可以用于激光束扫描系统,如高速激光印刷系统、激光雷达、光计算机等;声光调制器可以用于光通讯,光信息处理;声光调Q开关可以用于声光调Q激光器、声表面波器件、声光锁模器件等。

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5. 磁光晶体 光通过某些组成原子具有一定磁性的磁光晶体时,被磁性的的晶体反射或投射后,其偏振面会发生偏转。由反射引起的偏振面的旋转效应称为克尔效应。由投射引起的偏振面的旋转效应叫法拉第效应。利用法拉第效应可以做成激光快速开关、调制器、循环器及隔离器;利用磁光效应还可以制成高存储密度的计算机存储器,磁光偏转器等。


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6. 热释电晶体 在温度变化时,某些晶体由于结构上非对称性,能在某一结晶学方向上引起正负电荷重心的相对位移,改变其自发极化状态,从而使该方向两边产生数量相等、符号相反的束缚电荷。具有这种性质的晶体称为热释电晶体。利用晶体的热释电效应,可以制成红外热释电探测器,红外热释电摄像管等,广泛应用于大气温度测量、红外探测、红外报警器、夜视仪、红外预警卫星等各个领域。

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7. 压电晶体 通过压缩或拉伸使晶体极化,导致晶体表面带电的现象称为压电效应,具有这一性质的晶体称为压电晶体。压电晶体主要应用于制作滤波器、谐振器、光偏转器、各种测压原件等。有使用价值的压电晶体有:水晶、磷酸二氢铵、铌酸锂、钽酸锂、钛酸钡等。水晶是用量最大的压电晶体。我们日常使用的打火机、煤气灶的开关和话筒里面都有验电晶体。


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8. 闪烁晶体 当射线或放射性粒子通过某些晶体时,因射线或粒子的激发,该晶体会发出各种荧光闪烁,具有这种性质的晶体称为闪烁晶体。闪烁晶体可以用于X射线,γ射线和高能粒子的探测,在核医学、高能物理、核技术、空间物理及工业生产等方面有广泛的应用。

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9. 半导体晶体 半导体晶体是一类具有特殊导电性能的功能材料,半导体的电阻率对其杂质含量、环境温度以及光照等外界条件有非常高的灵敏度。由于半导体晶体具有这种特殊的光电性质,使其成为一类具有广阔应用前景的新型电子材料,成为当今发展微电子、光电子工业的核心材料。半导体晶体具有以上奇异的导电和光电特性与其特殊的电子能带结构有光。

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10.薄膜晶体 相对于块状的单晶体而言,呈薄膜状的单晶薄膜,一般厚度在1μm左右或以下。近20年来,各种薄膜外延技术的发展,为薄膜技术提供了技术基础。各种材料的薄膜化已是一种普遍的动向。薄膜化的不仅有利于器件的小型化,轻量化和集成化,而且往往由于尺寸效应的缘故而具有显著不同于块体材料的性质。

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11.超硬晶体 超硬晶体是指硬度特别高的晶体,可分为天然以及人造两种,前者主要包括天然的钻石,后者则包括人造聚晶金刚石、化学气相沉积金刚石,以及现在研究较多的多晶立方氮化硼等。金刚石是目前已知的最硬工业材料,不仅具有硬度高、耐磨、热稳定性能好等特性,而且以优秀的抗压强度、散热速率、传声速率、电流阻抗、防蚀能力、透光、低热胀率等物理性能,成为工业应用领域不可替代的新材料、现代工业和科学技术的瑰宝。

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12.光学晶体 光学晶体是指作为光学元件,用于光学仪器上的晶态光学材料。用光学晶体材料做成的光学透镜、分光棱镜、偏光镜和观察窗口等,一般根据晶体的透光范围以及其他参数的不同来选择使用。

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发表于 1-15-2017 04:56 AM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
感谢Catherine分享~~~
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发表于 1-18-2017 02:50 AM 来自美国米群网手机版 | 显示全部楼层
楼主Catherine帖子好赞~~~
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