Если поглощение и избирательное переизлучение фотонов придает материалам цвет, то разве изоляторы не должны быть прозрачными?

Мой вопрос/замешательство относится к следующему ответу (у меня недостаточно репутации, чтобы комментировать этот конкретный ответ)

https://физика.stackexchange.com/a/137311/150045

Разве все изоляторы не должны быть прозрачными, потому что их ширина запрещенной зоны слишком велика, чтобы поглощать любой видимый свет?

Поскольку многие изоляторы окрашены (например, дерево), они должны попадать в 4-й случай (цветной), упомянутый в ответе, где «...возбужденный поглотитель имеет ненулевую амплитуду для передачи энергии окружающей решетке ...» (я предполагаю это утверждение означает, что атомы поглощают фотоны и передают эту энергию решетке в виде колебаний, тогда как колебания атомов, согласно моему ограниченному пониманию, представляют собой движение электронов между более высокими и более низкими оболочками/полосами вследствие поглощения энергии)

Однако, используя рассматриваемый механизм, у них слишком большая ширина запрещенной зоны (иначе они были бы полупроводниками или проводниками?), поэтому они не должны ничего поглощать и быть прозрачными.

Возможно ли, что фотоны поглощаются, чтобы изменить только импульс электронов в пределах их же энергетических уровней, поэтому мы видим только определенные цвета (излучаемые обратно?), в то время как другие вызывают изменение импульса? (Хотя это тоже кажется маловероятным, ведь тогда они могли бы проводить в валентных зонах?)

Кроме того, где вписывается белый цвет в соответствии с методом, подробно описанным в упомянутом ответе?

PS, а можно ли довести этот вопрос до сведения автора ответа, о котором я упоминал выше?

Извиняюсь за длинный вопрос. Я просто хочу уточнить, что я понимаю (и где могут быть ошибки) и где я запутался.

Спасибо.

Ответы (1)

я займусь титулом

Если поглощение и избирательное переизлучение фотонов придает материалам цвет, то разве изоляторы не должны быть прозрачными?

Какая-то путаница уже есть. Поглощение означает, что фотон исчезает, передавая всю свою энергию решетке , например, решетке кристалла соли.

решетка

Это типичная решетка, она имеет много степеней свободы и энергетических зон, которые организованы в соответствии с координатами решетки, то есть маленькие шарики на диаграмме колеблются в трех измерениях вокруг своей точки покоя (вибрируют) или вращаются вокруг своей базовой точки. Они дают колебательные и вращательные уровни твердой решетки и будут иметь уровни квантово-механической энергии, которые могут поглощать фотоны и переизлучать фотоны и являются основным источником излучения черного тела. Эти энергетические уровни имеют более низкое значение, инфракрасные частоты, чем энергетические уровни связанных молекул/атомов, которые имеют более высокие частоты.

Фотон, столкнувшийся с решеткой, если его энергия не соответствует разнице энергетических уровней , не будет поглощен, а продолжит свой путь с небольшим отклонением от упругого рассеяния с полями, с которыми он сталкивается. Это прозрачные материалы.

Фотон теряется при поглощении, не отражается, его энергия может уйти на колебания атомов в решетке или распределиться при возбуждении электронов атомов на более высокие энергетические уровни. Релаксация обратно на основной уровень может испускать фотоны с поверхности решетки характеристических частот. Цвет зависит от восприятия цвета и может иметь более одной частоты.

Отражение означает, что поля на поверхности настолько сильны, что фотон упруго рассеивается назад под углом (представьте, что мяч ударяется о стену). Если поверхность гладкая, получится зеркало, если шероховатая – блестящая поверхность. Если фотоны могут немного проникнуть внутрь и часть поглощаться, а часть отражаться, комбинация цветового восприятия изменится, и поверхность будет казаться окрашенной.

В общем случае для сохранения изображения либо в прозрачности, либо в отражении должно иметь место в основном упругое рассеяние. Поглощение и повторное излучение потеряют когерентность изображений, потому что переизлученный фотон имеет фазовое пространство 4 пи, в которое он может рассеяться.

Некоторые решетки прозрачны для некоторых частот, т.е. любое излучение не может поднять колебательные или электронные энергетические уровни и может пройти практически не затронутым упругим рассеянием на любых атомах на пути. Это могут быть изоляторы, как стекло, или проводники, как здесь. .

Разве все изоляторы не должны быть прозрачными, потому что их ширина запрещенной зоны слишком велика, чтобы поглощать любой видимый свет?

Ширина запрещенной зоны - это не ширина запрещенной зоны для фотонов, а для электронов:

теория полос

Фотон может переместить электрон с энергетического уровня в запрещенную зону и быть поглощенным, но то, как электрон упадет обратно на этот энергетический уровень, зависит от сферической симметрии, а не от отражения. Это новый фотон, который может отражаться или не отражаться назад в зависимости от того, является ли материал прозрачным или непрозрачным. Но этот фотон не будет тем, который передает изображение. Для прозрачности фотоны должны рассеиваться мало и только упруго, т. е. не находить энергетического уровня ни в атомах, ни в решетке, на котором можно было бы поглощаться.

Для изоляторов ширина запрещенной зоны велика, что свидетельствует о трудности возбуждения электронов в зону проводимости, и составляет порядка электрон-вольт .

Прозрачность не связана напрямую с проводимостью или изоляцией.

1. Ответ, который я упомянул в вопросе, подразумевает, что фотоны поглощаются атомами. Но они либо излучаются без изменений (прозрачность), либо с некоторыми изменениями (цвет, зеркало и т.д.). Верна ли эта идея? Первые несколько строк вашего ответа, кажется, противоречат этому механизму. 2. Что означает «вибрация атомов» или ее можно визуализировать на субатомном уровне? Это движение электронов внутри своих зон? Или это просто то, что мы принимаем как есть? (например, как тот факт, что электроны будут «вращаться» (как бы) вокруг ядра, а протоны будут существовать в ядре.)
3. Я понимаю тот факт, что запрещенные зоны предназначены для электронов, но могут поглощаться только фотоны с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны или равной ей.
... Используя эту логику, с механизмом, представленным в ответе, который я цитировал, я сформулировал вопрос таким образом (возможно, неуместно). По сути, я хочу знать, верен ли механизм, описанный в этом ответе, правильно ли мое представление о нем, и если да, то как вписывается противоречие в титульном вопросе.
В своем замешательстве я нагромоздил много слов, но я был бы признателен, если бы вы могли ответить только (2) из ​​моего комментария выше. Кроме того, что определяет, поглощаются ли фотоны для увеличения колебательной энергии материала или нет. Заранее спасибо. :)
я расширил
Если поглощение и избирательное переизлучение фотонов придает материалам цвет, то разве изоляторы не должны быть прозрачными?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v