質問: 光の吸収: あらゆる波長の光を吸収するわけではないのに こんにちは,光の吸収について勉強しています. 物質の電子のエネルギー準位は,とびとびのレベルをとるために,吸収する波長が限られる.基底準位と励起準位の差分エネルギーに相当する波長を持つ光が吸収される. と理解しております.すなわち,物質は何でもかんでも全ての光を吸収するわけではない,ということですね.すると, 1.例えば,何かの透明でない板(木でもプラスチックでも)があったとして,それが透けて見えない理由はなんでしょうか.この板の中にはあらゆる波長の光が吸収される程多くの色々な物質が入っているということでしょうか? 2.青い板があったとして,これは青以外の波長の光を吸収しているということですが,なぜ透けていないのでしょうか? 表の青色は,裏面からの透過光(を含んでいる)とは思えませんが. 3.siの単結晶板も透明でありませんが,siのバンドギャップは赤外域の波長(1200nm)に相当するようです.なぜ可視光を透過しないのでしょうか. 光の吸収を勉強していて,当たり前に思えていたことに疑問を覚えました.何か勘違いしているかも知れず,これも危惧しております.どうか,回答お願い申し上げます.宜しくお願いします.
回答: 電子レンジのマイクロウェーブも同じ電磁波ですが、物質に吸収され熱になります。 励起など無縁の光量子エネルギしかもっていません。 電磁波と物質の相互作用は励起だけではありません。 電場により物質を構成する陽子と電子の位置関係が変化します(誘電分極)。 電波の領域なら配向分極、光の領域では原子分極、電子分極で、少し反応形態は違うのですが、交番電場に追従した振動が生じます。 この振動の一部が分子や格子の熱振動に乗り移ることになります。 これは誘電損失として吸収される過程ですが、導体の抵抗損としての吸収もあるでしょう。 金属は反射の際、電界に応じて動く伝導電子が格子振動に阻まれる事で損失を与えます。 カーボンのような抵抗体が黒いのは、反射させるほど導電率が高すぎず、透過するほど低くもなく、丁度良いのでしょう(自由空間の特性インピーダンスと上手く整合がとれている)。 このような基本的な損失機構に加え、不均一な物質の場合には、異なる屈折率(特性インピーダンス)の界面で繰り返し生じる反射や透過が、損失を助長するのだと思います。 ところで題意によれば、siの可視域のみならず、長波長領域の透明度が気に成りませんか。 それは導電率に依存するそうです。 そこでの吸収は励起とは無縁の抵抗損が演じているようです。 > 物質は何でもかんでも全ての光を吸収するわけではない, 確かに吸収率の波長依存は大きいでしょう。 でも、吸収皆無の波長は存在しないのではありませんか。