Gibt es Materialien, die die elektromagnetische Wellenlänge des sichtbaren Lichts verändern?

Der Übergang von niedriger Energie zu hoher Energie ist bemerkenswert alltäglich. Jeder, der einen grünen LASER-Zeiger trägt, wird es vielleicht nicht erkennen, aber der Ursprung der elektromagnetischen Strahlung kann (und ist üblicherweise) eine Infrarot-AlGaAs-Laserdiode sein, die bei 808 nm arbeitet, die dann durch ein Material wie Nd:YVO4 gepumpt wird, das zunimmt Die Wellenlänge auf 1064 nm wird dann durch Kaliumtitanylphosphat gepumpt, was die Wellenlänge auf 532 nm verringert - effektiv ein Frequenzverdoppler.

Es gibt Filter und eine exakte Kristallausrichtung, die bei der Herstellung dieser Artikel berücksichtigt werden müssen, aber sie sind alltäglich. ( Siehe hier )

In die andere Richtung zu gehen – von hoher Energie zu niedriger Energie – ist bei Materialien, die als Wellenlängenschieber bezeichnet werden, ziemlich üblich. https://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength_shifter

Compton-Streuung kann auch die Wellenlänge von Licht von hoher Energie zu niedriger Energie ändern.

Starke Gravitationsfelder verändern auch die Wellenlänge des Lichts. Das Sonnenlicht, das wir sehen, ist also etwas roter als das Licht, das von seiner Oberfläche ausgestrahlt wird. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift

Nahezu die gesamte einfallende Lichtstrahlung, einschließlich Infrarot, interagiert mit dem Boden auf der Erdoberfläche und wird entweder absorbiert oder zurückreflektiert oder durchgelassen oder gestreut. Auch die Bodenbildung beginnt mit Licht auf dem nassen Zustand von Gesteinsmaterialien. Die Photopedogenese erklärt jedoch qualitativ das Eindringen von Licht in den Boden bei Vorhandensein von Feuchtigkeit. Aber das physikalische Verhalten von Licht im Boden ist immer noch seltsam und bedarf einer quantitativen Erklärung.

Ja, das gibt es. Edelsteine ​​tun das normalerweise.

Betrachten Sie zum Beispiel Rubin, der ein einzelner Kristall ist$Al_2O_3$mit Verunreinigung von$Cr^{3+}$. Es hat folgende Energiebänder:

Das einfallende sichtbare Licht hat nicht genug Energie, um Elektronen vom Valenzband (dunkles Band) zum Leitungsband (leeres weißes Band) anzuregen, da die energiereichste Wellenlänge (violett) nur in der Nähe liegt$3.1\, eV$. Andererseits können Elektronen zu den zwei Zwischenbändern und zwei Zwischenlinien angeregt werden, die aufgrund der Dotierung auftreten. Sobald sie aufgeregt sind (höchstens auf die Band zentriert).$3.1\, eV$) beginnen sie zu zerfallen, ein solcher Prozess, der einige Auswahlregeln beachten muss. Ein Teil der Strahlung wird im Infrarotbereich emittiert, aber die Linie bei$1.78\, eV$ermöglicht, dass Elektronen in das Valenzband zerfallen und Photonen in der roten Wellenlänge emittieren. Deshalb wandelt Rubin ein ganzes Spektrum des sichtbaren Lichts in rotes Licht um.

Übrigens, der einzelne Kristall von$Al_2O_3$ist ein Saphir, der durchsichtig ist. Mit Chrom dotiert wird er zum Rubin. Wenn Sie mit Eisen und Titan dotieren, wird es zum blauen Saphir und so weiter.