基于小斜率近似法建立了粗糙面激光散射双向反射分布函数的数学模型,采用该模型计算了粗糙度参量已知的合金铝样片的双向反射分布函数值,计算结果与实测结果吻合良好,验证了模型的正确性.研究了粗糙度参量和样片光学常量对双向反射分布函数的影响,结果表明,粗糙面激光散射的双向反射分布函数与表面高度起伏均方根、自相关长度及样片光学常量相关.当入射波长一定时,高度起伏均方根越大,或者自相关长度越小,粗糙面粗糙度越大,入射激光的漫反射特性越强,双向反射分布函数峰值越小且分布越分散;当粗糙度一定时,样片光学常量对双向反射分布函数影响较大,粗糙面对入射激光复折射率的虚部越大,样片双向反射分布函数的峰值越小,当粗糙度参量增大时,样片光学参量对双向反射分布函数的影响逐步减弱.

对基底和膜层-基底系统的赝布儒斯特角进行了数值计算.结果显示: 当基底的消光系数小于0.01时，基底的赝布儒斯特角主要是由折射率决定；当基底的消光系数大于0.1时，基底的赝布儒斯特角不仅与折射率有关，而且还与消光系数有关，随着消光系数发生后周期性变化.研究表明: 单层膜-基底系统的赝布儒斯特角主要由膜层的物理厚度、折射率、基底的光学常量所决定；在HfO2-硅和HfO2-融石英基底系统中，赝布儒斯特角随着入射光波长和膜层厚度的变化呈现准周期性规律变化，可能是由入射光在膜层的干涉效应引起的.

由于光学薄膜的透射光谱和反射光谱受表面粗糙程度的影响很大，因此在确定表面粗糙薄膜的厚度及光学常量时，如果不考虑这种影响必然会引起较大的误差。利用标量波散射理论，引入表面均方根粗糙系数，对粗糙薄膜表面的光散射进行了细致分析，得出了光散射影响下薄膜系统透射系数的表达式。在此基础上计算的薄膜厚度以及透射光谱与制备的氢化非晶硅薄膜的相应测量结果基本一致，由此确定的光学常量也更接近实际量值。该方法的运算过程不基于最小值优化算法，无需复杂软件辅助，是准确确定表面粗糙薄膜的厚度以及光学常量的一种有效方法。

食用香料是人们在烹饪过程中必不可少的调味品，对食用香料的鉴别和食用安全性检测也尤为重要.本文利用太赫兹时域光谱技术对食用香料进行测试，得到了黑胡椒、白胡椒、花椒、大料、姜粉、甘草、香叶以及五香粉、十三香等香料在太赫波段的吸收谱和折射率谱.结果表明，不同种类的香料都有其独特的特征吸收光谱，样品的吸收谱在0.2~1.25 THz频段内以不同的斜率单调递增，在1.25~2.0 THz频段呈现出不同的吸收峰.样品的折射率值在1.3~1.8之间变化，并且，样品的折射率在其吸收峰所对应的频率处出现了反常色散.通过对吸收系数的斜率、峰值位置以及折射率进行定标分析，太赫兹时域光谱技术可以用于不同种香料的定性检测.实验数据为食用香料的鉴别提供了依据，可以用于建立食用香料的太赫兹波谱数据库.

采用紫外可见透射光谱仪测量了对靶磁控溅射沉积法制备的氢化非晶硅（aSi:H）薄膜的透射光谱和反射光谱.利用T/(1R)方法来确定薄膜的吸收系数，进而得到薄膜的消光系数；通过拟合薄膜透射光谱干涉极大值和极小值的包络线来确定薄膜折射率和厚度的初始值，并利用干涉极值公式进一步优化薄膜的厚度值和折射率；利用柯西公式对得到的薄膜折射率进行拟合，给出了aSi:H薄膜的色散关系曲线.为了验证该方法确定的薄膜厚度和光学常量的可靠性，将理论计算得到的透射光谱与实验数据进行了比较，结果显示两条曲线基本重合，可见这是确定aSi:H薄膜厚度及光学常量的一种有效方法.

使用经典洛伦兹谐振子模型对热蒸发制备的锗、硫化锌以及低吸收稀土氟化物薄膜的红外透射光谱进行拟合,得出这些材料在中长波红外区的光学常量.使用这三种材料设计并制备了锗窗口7.7～15μm宽带增透膜系,通过优化设计并且使用长波红外区吸收小的低折射率材料,在长波区(13～15μm)的透过率测量值有明显提高,15μm处的透过率为89.9%.

从光与物质相互作用的微观机理出发,综合考虑了在线低辐射镀膜玻璃(Low-E玻璃)功能层材料中自由电子和束缚电子与光的相互作用,采用双振子模型描述了在线Low-E玻璃功能层材料的色散特性.用双振子模型所得出的理论公式对在线Low-E玻璃的透射谱进行了拟合,得到了Low-E玻璃功能层的光学常量.结果表明,双振子模型比Drude模型可以更准确描述在线Low-E玻璃功能层材料的光学特性,在可见光低频区和红外波段,用Drude模型描述在线Low-E玻璃功能层材料的光学特性也能得到较好的结果.

用溅射法在Si片上制备了厚度为140 nm的氧化铟锡(ITO)薄膜。X射线衍射研究表明所制备的薄膜为多晶结构。在1.5～4.5 eV范围内对ITO薄膜进行了椭偏测量。分别用德鲁德洛伦茨谐振子(Drude+Lorenz oscillators)模型、层进模型结合有效介质近似模型对椭偏参量ψ、Δ进行了拟合,得到ITO薄膜的折射指数n的变化范围在1.8～2.6之间,可见光范围内消光系数k接近于零,在350 nm波长附近开始明显变化,且随着波长的减小k迅速增加。计算得到直接和间接光学带隙分别是3.8 eV和4.2 eV。并在1.5～4.5 eV段给出一套较为可靠的、具有实用价值的ITO介电常量和光学常量。

在同步辐射装置3W1B光束线上测量了软X射线能区50～200 eV金属W薄膜的反射率,并采用最小二乘拟合得到其光学常量.实验采用三种样品:Si衬底单层W超薄膜,Si衬底W/C双层膜,SiO2衬底W薄膜.分别获得金属W光学常量,三种样品的结果分别代表W薄膜光学常量,WC薄膜结合中W薄膜的光学常量及体材料W的光学常量.结果表明,前两者结果与以往发表数据一致性较好,第三种样品的结果则更接近已发表的体材料的结果.通过实验结果和已发表数据的比较,发现随着薄膜厚度的降低,光学常量实部(色散因子)变化不明显,而虚部(吸收因子)随之升高.实验不确定度来源于光谱纯净度和光源稳定性.

采用射频等离子体增强化学气相沉积技术,以N2和SiH4作为反应气体,在P型硅基片上进行SiNx薄膜的沉积.使用椭偏仪对薄膜厚度和光学常量进行了测量,用傅里叶变换红外光谱仪对SiNx薄膜的化学键合结构进行了分析.研究了基片温度、射频功率以及N2和SiH4的气体流量比率等实验工艺参量对薄膜沉积速率和光学常量的影响.结果表明,射频等离子体增强化学气相沉积技术沉积的SiNx薄膜是低含氢量的SiNx薄膜,折射率在1.65～2.15之间,消光系数k在0.2～0.007之间,当SiNx薄膜为富氮时k≤0.01,最高沉积速率高达6.0 nm/min,N2和SiH4气体流量比率等于10是富硅和富氮SiNx薄膜的分界点.