quando a luz atinge um objeto, ele geralmente não tem apenas uma única frequência (ou comprimento de onda), mas muitos. Os objetos têm uma tendência a absorver, refletir ou transmitir luz seletivamente de certas frequências. Isto é, um objeto pode refletir luz verde enquanto absorve todas as outras frequências de luz visível. Outro objeto pode transmitir seletivamente luz azul enquanto absorve todas as outras frequências de luz visível., A maneira em que a luz visível interage com um objeto é dependente da frequência da luz, a natureza dos átomos no objeto, e, muitas vezes, a natureza dos elétrons nos átomos do objeto.alguns materiais permitem que grande parte da luz que recai sobre eles seja transmitida através do material sem ser refletida. Materiais que permitem a transmissão de ondas de luz através deles são chamados opticamente transparentes. O vidro de janela quimicamente puro (não dopado) e o rio limpo ou a água de nascente são exemplos disto.,os materiais que não permitem a transmissão de qualquer frequência de ondas de luz são chamados opacos. Tais substâncias podem ter uma composição química que inclui o que são referidos como Centros de absorção. A maioria dos materiais é composta por materiais que são seletivos em sua absorção de frequências de luz. Assim, eles absorvem apenas certas partes do espectro visível. As frequências do espectro que não são absorvidas são refletidas para trás ou transmitidas para a nossa observação física. Na porção visível do espectro, isto é o que dá origem à cor.,os centros de absorção são em grande parte responsáveis pelo aparecimento de comprimentos de onda específicos de luz visível ao nosso redor. Movendo-se de comprimentos de onda mais longos (0,7 micrômetro) para curtos (0,4 micrômetro): vermelho, laranja, amarelo, verde e azul (ROYGB) podem Todos ser identificados pelos nossos sentidos na aparência de cor pela absorção seletiva de frequências específicas de ondas de luz (ou comprimentos de onda). Os mecanismos de absorção seletiva da onda de luz incluem:
- eletrônico: transições em níveis de energia eletrônica dentro do átomo (por exemplo, pigmentos)., Estas transições são tipicamente no ultravioleta (UV) e / ou partes visíveis do espectro.vibracional: ressonância em modos vibracionais atômicos / moleculares. Estas transições são tipicamente na porção infravermelha do espectro.
UV-Vis: transições electrónicas edit
na absorção electrónica, a frequência da onda de luz recebida é igual ou inferior aos níveis de energia dos electrões dentro dos átomos que compõem a substância., Neste caso, os elétrons absorverão a energia da onda de luz e aumentarão seu estado de energia, muitas vezes movendo-se para fora do núcleo do átomo para uma concha exterior ou orbital.
os átomos que se ligam para fazer com que as moléculas de uma determinada substância contenham um número de elétrons (dado pelo número atômico Z na tabela periódica). Lembre-se que todas as ondas de luz são de origem eletromagnética. Assim, eles são afetados fortemente quando entram em contato com elétrons carregados negativamente na matéria., Quando fótons (pacotes individuais de energia luminosa) entram em contato com os elétrons de Valência do átomo, uma de várias coisas pode e irá ocorrer:
- uma molécula absorve o fóton, uma parte da energia pode ser perdida através da luminescência, fluorescência e fosforescência.uma molécula absorve o fóton que resulta em reflexão ou dispersão.uma molécula não pode absorver a energia do fóton e o fóton continua no seu caminho. Isto resulta em transmissão (desde que não estejam activos outros mecanismos de absorção).,
na maioria das vezes, é uma combinação do acima que acontece com a luz que atinge um objeto. Os estados em diferentes materiais variam na gama de energia que eles podem absorver. A maioria dos óculos, por exemplo, bloqueia a luz ultravioleta (UV). O que acontece é que os elétrons no vidro absorvem a energia dos fótons na gama UV, ignorando a energia mais fraca dos fótons no espectro de luz visível. Mas também existem tipos especiais de vidro, como tipos especiais de vidro borossilicato ou quartzo que são permeáveis por UV e, portanto, permitem uma alta transmissão de luz ultravioleta.,assim, quando um material é iluminado, fótons individuais de luz podem fazer os elétrons de valência de uma transição atômica para um nível de energia eletrônica mais elevado. O fóton é destruído no processo e a energia radiante absorvida é transformada em energia potencial elétrica. Várias coisas podem acontecer então com a energia absorvida: ela pode ser re-emitida pelo elétron como energia radiante (neste caso, o efeito global é de fato uma dispersão de luz), dissipada para o resto do material (i.e., transformada em calor), ou o elétron pode ser libertado do átomo (como nos efeitos fotoelétricos e Compton).o principal mecanismo físico para armazenar energia mecânica de movimento na matéria condensada é através do calor ou da energia térmica. A energia térmica se manifesta como energia de movimento. Assim, calor é movimento nos níveis atômico e molecular. O principal modo de movimento nas substâncias cristalinas é a vibração., Qualquer átomo irá vibrar em torno de alguma posição média ou média dentro de uma estrutura cristalina, cercada por seus vizinhos mais próximos. Esta vibração em duas dimensões é equivalente à oscilação do pêndulo de um relógio. Ele balança para trás e para a frente simetricamente sobre alguma posição média ou média (vertical). As frequências vibracionais atómicas e moleculares podem ter uma média de 1012 ciclos por segundo (radiação Terahertz).,quando uma onda de luz de uma dada frequência atinge um material com partículas com as mesmas frequências vibracionais, então essas partículas irão absorver a energia da onda de luz e transformá-la em energia térmica de movimento vibracional. Uma vez que diferentes átomos e moléculas têm diferentes frequências naturais de vibração, eles vão absorver seletivamente diferentes frequências (ou partes do espectro) de luz infravermelha., A reflexão e transmissão das ondas de luz ocorrem porque as frequências das ondas de luz não coincidem com as frequências ressonantes naturais da vibração dos objetos. Quando a luz infravermelha dessas frequências atinge um objeto, a energia é refletida ou transmitida.se o objeto é transparente, então as ondas de luz são passadas para átomos vizinhos através da maior parte do material e re-emitidas no lado oposto do objeto. Tais frequências de ondas de luz são ditas para serem transmitidas.,
transparência nos isoladores edit
um objecto pode não ser transparente, quer porque reflecte a luz recebida, quer porque absorve a luz recebida. Quase todos os sólidos refletem uma parte e absorvem uma parte da luz recebida.quando a luz cai sobre um bloco de metal, encontra átomos que são fortemente embalados em uma estrutura regular e um “mar de elétrons” movendo-se aleatoriamente entre os átomos., Em metais, a maioria destes são elétrons não-ligantes (ou elétrons livres) em oposição aos elétrons de ligação tipicamente encontrados em sólidos não-metálicos (isolantes) ligados covalentemente ou ionicamente. Em uma ligação metálica, qualquer potencial elétrons de ligação pode facilmente ser perdido pelos átomos em uma estrutura cristalina. O efeito desta deslocalização é simplesmente exagerar o efeito do “mar de elétrons”. Como resultado destes elétrons, a maior parte da luz recebida nos metais é refletida de volta, e é por isso que vemos uma superfície de metal brilhante.,a maioria dos isoladores (ou materiais dielétricos) são mantidos juntos por ligações iônicas. Thus, these materials do not have free conduction electrons, and the bonding electrons reflect only a small fraction of the incident wave. As frequências restantes (ou comprimentos de onda) são livres de propagar (ou ser transmitidas). Esta classe de materiais inclui todas as cerâmicas e óculos.se um material dieléctrico não incluir moléculas aditivas absorventes da luz (pigmentos, corantes, corantes), é geralmente transparente ao espectro da luz visível., Centros de cor (ou moléculas de corante, ou “dopantes”) em um dielétrico absorver uma parte da luz recebida. As restantes frequências (ou comprimentos de onda) são livres de serem refletidas ou transmitidas. É assim que o vidro colorido é produzido.a maioria dos líquidos e soluções aquosas são altamente transparentes. Por exemplo, água, óleo de cozinha, álcool, ar e gás natural são todos claros. Ausência de defeitos estruturais (vazios, fissuras, etc.)) e a estrutura molecular da maioria dos líquidos são os principais responsáveis pela sua excelente transmissão óptica., A capacidade dos líquidos para “curar” defeitos internos através do fluxo viscoso é uma das razões pelas quais alguns materiais fibrosos (por exemplo, papel ou tecido) aumentam sua transparência aparente quando molhados. O líquido enche numerosos vazios tornando o material mais estruturalmente homogêneo.
espalhamento de luz em um sólido cristalino (não-metálico) ideal livre de defeitos, que não fornece centros de espalhamento para a luz recebida será devido principalmente a quaisquer efeitos de anarmonicidade dentro da estrutura ordenada., A transmissão de luz será altamente direcional devido à anisotropia típica de substâncias cristalinas, que inclui seu grupo de simetria e estrutura Bravais. Por exemplo, as sete formas cristalinas diferentes de sílica de quartzo (dióxido de silício, SiO2) são todos materiais claros e transparentes.