Así que un diamante tiene una brecha de banda de energía de $\approx 5$eV. Si eso de que el exceso de luz visible $\approx 1.6$eV para ser absorbido, a continuación, la luz viaja en línea recta a través de un diamante.
Aunque, todavía veo un diamante. Sé que cuando la luz pasa a través de un cambio en el índice de refracción. Si la luz visible no interactúa con el diamante entonces, ¿cómo se reflejan en la superficie?
La luz no tiene que hacer carcasa exterior de electrones salto el pleno de la brecha de banda para interactuar con ellos. Los electrones pueden ser excitados a estados virtuales, donde los fotones de la misma energía y momentum son emitidos. Por lo tanto, aunque es cierto que la absorción de la pérdida de diamante puro es muy pequeño como usted acertadamente inferirse, un retraso de fase surge de esta interacción, como puedo discutir más en esta respuesta aquí.
En el diamante, este retraso de fase es grande: diamante tiene un índice de refracción de aproximadamente 2.4 para la luz visible. Así que usted puede ver todos los efectos de la fuerte diferencia entre el índice de refracción del diamante y que el aire a su alrededor: se ve la placa del diamante cambio de luz transmitida hacia los lados relativa al fondo, se ve una fuerte reflexión especular reflexión de las superficies (el poder de la reflexión a la proporción es de alrededor del 17% para el diamante) y, de luz blanca, una fuerte dispersión en los colores de refilón reflexiones y transmisiones.
Mi opinión:
Los fotones tienen una función de onda que lleva el eléctrico y el campo magnético de la información, que es una solución de la cuantizado ecuación de Maxwell. Por lo tanto, existen fases entre los fotones y la superposición es de nuevo una función de onda que macroscópicamente construye los campos eléctrico y magnético. Lubos Motl tiene una entrada de blog sobre cómo esto sucede en un QFT nivel.
Cuando un fotón golpea a una condición de frontera , pueden pasar tres cosas: a) se puede esparcir de forma flexible, lo que significa que conserva su frecuencia, pero los cambios de ángulo, b)se puede esparcir inelastically, lo que significa que los cambios de frecuencia, o c) puede ser absorbido a elevar el nivel de energía de un electrón ( en red, en una molécula, un átomo) y otro fotón es emitido y las fases que están perdidos.
Para una superficie reflectante, donde las imágenes se conservan a) ocurre: todas las fases de la emergente conjunto de fotones están intactos.
Para una superficie opaca c) que pasa
Para una transparente celosía es todavía una). El fotón interactúa elásticamente con el entramado, las fases a través del conjunto se mantiene coherente y así vemos a través del cristal. Se trata de un "fotón + celosía" dispersión a nivel individual, sino de un medio para ser transparente a la emergente conjunto de fotones deben mantener la coherencia. Fases de cambio de manera coherente en la mecánica cuántica solución, de lo contrario no habría transparencia
En un diamante hay superficies reflectantes que de nuevo parte de dispersión de la luz , las imágenes se distorsionan, pero todavía en fase de información es coherente.
b) es el caso donde los colores cambian si la dispersión es con todo el entramado y de coherencia de fase puede ser mantenido.
El Kramers-Kronig relaciones conectar la parte real de la permitividad $\epsilon_r(\omega)$ a la parte imaginaria $\epsilon_i(\omega)$ o real e imaginaria del índice de refracción, $n_r(\omega)$$n_i(\omega)$], es decir, la velocidad de fase de la luz en un cristal a una frecuencia dada a la absorción de propiedades a lo largo de todo el rango de frecuencia. Así, el alto índice de refracción del diamante en la región visible está relacionado con las bandas de absorción en el UV región en relación a la brecha de banda.
El campo eléctrico de la onda EM interactúa fuertemente con los electrones. La mejor manera de conseguir una intuición es la relación de ellos como de Lorentz osciladores. En diamond estos tienen frecuencias de resonancia por encima de 5 eV, por lo que responderá de fase de la luz visible. Esto da lugar a salpican las olas, que se suman a la onda incidente, dando una velocidad de fase es menor que $c$.
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