快速掌握材料的光学性质
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材料的光学性质主要涉及光与材料之间的相互作用。首先，光与材料的作用方式包括反射、吸收、折射、透射和散射。反射分为镜面反射和漫反射，吸收是将光能转化为其他形式能量，折射是光传播速度和方向的改变，透射是光经过界面进入原介质，散射是光传播方向偏离折射定律。
光与不同材料的作用各有特点。以金属材料为例，它们对可见光一般不透明，这取决于金属内电子的能带结构。金属的费米能级以上存在许多的空能级，当光线照射到金属上，不同波长的光子能被电子吸收而将电子激发到空能级上。金属中大部分被激发到高能态的电子衰变回基态，同时放出与吸收光子波长相同的光子，表现为反射光。金属的颜色取决于其反射光的波长，具体取决于金属性质。
非金属材料的光学性质包括折射、反射、吸收、散射和透射。折射率n=c(光速)/v(传播速度)，材料的折射率总是大于1。材料的折射率越高，反射率越高。如果两种材料的折射率相差较大，则反射损失较大。对于多层玻璃透镜系统，为避免每通过一层都出现反射损失，可以采用与玻璃折射率相近的胶对透镜进行粘合，降低中间界面的反射损失。电子受激吸收光子跃迁到禁带以上高能级或禁带中的杂质或缺陷能级，这是非金属材料的光吸收机制。
材料的颜色由选择性吸收后的反射光的波长决定。对于陶瓷、玻璃、水泥等无机材料，可采用分子着色剂和胶体着色剂改变其颜色。分子着色剂通过加入不同的离子在基体材料中的禁带中形成杂质能级而选择性吸收某些波长的光而改变颜色。胶体着色剂的颜色与胶体粒子的大小有关。
材料的发光与激光主要涉及自发辐射发光和受激辐射发光。自发辐射发光是电子受到能量激发成为激发态电子，激发态电子衰变回低能级，并放出能量1.8-3.1eV的可见光的自发发光现象。受激辐射发光是激发态能级上的粒子作用，使粒子返回正常态，并发射一个光子从而形成受激辐射。
光导纤维利用全反射的原理。当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时，如果入射角大于某一临界角θc时，折射光线将会消失，所有的入射光线将被反射而不进入低折射率的介质。
电致发光是材料（通常是半导体）中电子和空穴辐射复合的结果。激发的电子以光子的形式释放能量——光。电致发光是材料响应电流的通过或强电场而发光。
玻璃透明，而陶瓷不透明的原因是玻璃在可见光区域不吸收和反射可见光，表现为透射。而对于陶瓷，光子被吸收，表现为不透光性，部分吸收后的反射光波长决定了陶瓷被观察到的颜色。
