Существуют ли какие-либо материалы, которые изменяют длину электромагнитной волны видимого света?

Переход от низкой энергии к высокой энергии — обычное дело. Любой, у кого есть зеленая ЛАЗЕРНАЯ указка, может этого не осознавать, но источником электромагнитного излучения может быть (и обычно является) инфракрасный лазерный диод AlGaAs, работающий на длине волны 808 нм, который затем прокачивается через такой материал, как Nd:YVO4, который увеличивает длина волны до 1064 нм, затем он прокачивается через титанилфосфат калия, который уменьшает длину волны до 532 нм - фактически удваивает частоту.

Существуют фильтры и точное выравнивание кристаллов, которые необходимо учитывать при изготовлении этих предметов, но они являются обычным явлением. ( см. здесь )

Движение в другом направлении — от высоких энергий к низким энергиям — довольно распространено в материалах, называемых сдвигателями длины волны. https://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength_shifter

Комптоновское рассеяние также может изменить длину волны света от высокой энергии к низкой энергии.

Сильные гравитационные поля также изменят длину волны света. Таким образом, солнечный свет, который мы видим, чуть более красный, чем свет, излучаемый его поверхностью. https://en.wikipedia.org/wiki/Гравитационное_красное смещение

Почти все поступающее световое излучение, включая инфракрасное, взаимодействует с почвой на поверхности земли, либо поглощается, либо отражается обратно, либо передается, либо рассеивается. Даже почвообразование начинается с освещения влажного состояния горных пород. Однако фотопедогенез качественно объясняет проникновение света в почву в присутствии влаги. Но физическое поведение света в почве все еще остается странным и требует количественного объяснения.

Да это так. Обычно это делают драгоценные камни.

Например, рассмотрим рубин, представляющий собой монокристалл$Al_2O_3$с примесью$Cr^{3+}$. Он имеет следующие энергетические диапазоны:

Падающий видимый свет не имеет достаточно энергии, чтобы возбудить электроны из валентной зоны (темная полоса) в зону проводимости (пустая с зоной), так как самая энергичная длина волны (фиолетовая) только около$3.1\, eV$. С другой стороны, электроны могут быть возбуждены до двух промежуточных полос и двух промежуточных линий, которые появляются из-за легирования. Как только они возбуждены (максимум до полосы с центром в$3.1\, eV$) они начинают разлагаться, такой процесс должен соблюдать некоторые правила отбора. Часть излучения испускается в инфракрасном режиме, но линия в$1.78\, eV$допускает распад электрона в валентную зону и испускание фотонов в красной длине волны. Поэтому рубин преобразует весь спектр видимого света в красный свет.

Кстати, монокристалл$Al_2O_3$это сапфир, который является прозрачным. При легировании хромом он становится рубином. Если вы легируете железом и титаном, он станет голубым сапфиром и так далее.