வண்ண ஒளியியல்

ஆற்றல் பட்டைகள்

உலோகம்

வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள், மற்ற பொருட்களில் தனித்தனி அணுக்கள் அல்லது சிறிய அணுக்களின் குழுக்களுக்கு இடையில் பிணைப்பை உருவாக்குகின்றன, அவை ஒரு உலோகத்தின் ஒரு பகுதியிலுள்ள அனைத்து அணுக்களாலும் சமமாகப் பகிரப்படுகின்றன. இந்த டிலோகலைஸ் எலக்ட்ரான்கள் முழு உலோகத்தின் மீதும் நகர்ந்து உலோக காந்தத்தையும் உலோகங்கள் மற்றும் உலோகக் கலவைகளின் நல்ல மின் மற்றும் வெப்ப கடத்துத்திறனையும் வழங்க முடியும். படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள செப்பு உலோகத்திற்கான அடர்த்தி-மாநிலங்களின் வரைபடத்தைப் போலவே, அத்தகைய அமைப்பில் தனிப்பட்ட ஆற்றல் மட்டங்கள் ஒரு இசைக்குழு எனப்படும் தொடர்ச்சியான பகுதியால் மாற்றப்படுகின்றன என்று பேண்ட் கோட்பாடு விளக்குகிறது. எந்தவொரு ஆற்றலிலும் இசைக்குழுவில் இடமளிக்கக்கூடிய எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை மாறுபடும் என்பதை இந்த வரைபடம் காட்டுகிறது; இசைக்குழு எலக்ட்ரான்களால் நிரப்பப்படுவதால் தாமிரத்தில் எண்ணிக்கை குறைகிறது. தாமிரத்தில் உள்ள எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கை, காட்டப்பட்ட நிலைக்கு இசைக்குழுவை நிரப்புகிறது, அதிக ஆற்றல்களில் சில வெற்று இடத்தை விட்டுச்செல்கிறது.

எரிசக்தி குழுவின் மேற்பகுதிக்கு அருகிலுள்ள ஒரு எலக்ட்ரானால் ஒளியின் ஃபோட்டான் உறிஞ்சப்படும்போது, ​​எலக்ட்ரான் இசைக்குழுவிற்குள் கிடைக்கக்கூடிய அதிக ஆற்றல் மட்டத்திற்கு உயர்த்தப்படுகிறது. ஒளி மிகவும் தீவிரமாக உறிஞ்சப்படுகிறது, இது சில நூறு அணுக்களின் ஆழத்திற்கு மட்டுமே ஊடுருவ முடியும், பொதுவாக ஒரு அலைநீளத்தை விட குறைவாக. உலோகம் மின்சாரத்தின் கடத்தி என்பதால், இந்த உறிஞ்சப்பட்ட ஒளி, எல்லாவற்றிற்கும் மேலாக, ஒரு மின்காந்த அலை, உலோக மேற்பரப்பில் மாற்று மின் நீரோட்டங்களைத் தூண்டுகிறது. இந்த நீரோட்டங்கள் உடனடியாக ஃபோட்டானை உலோகத்திலிருந்து வெளியேற்றுகின்றன, இதனால் மெருகூட்டப்பட்ட உலோக மேற்பரப்பின் வலுவான பிரதிபலிப்பை வழங்குகிறது.

இந்த செயல்முறையின் செயல்திறன் சில தேர்வு விதிகளைப் பொறுத்தது. உறிஞ்சுதல் மற்றும் மறுமலர்ச்சியின் செயல்திறன் அனைத்து ஒளியியல் ஆற்றல்களிலும் ஏறக்குறைய சமமாக இருந்தால், வெள்ளை ஒளியில் உள்ள வெவ்வேறு வண்ணங்கள் சமமாக பிரதிபலிக்கப்படும், இது மெருகூட்டப்பட்ட வெள்ளி மற்றும் இரும்பு மேற்பரப்புகளின் “வெள்ளி” நிறத்திற்கு வழிவகுக்கும். தாமிரத்தில் பிரதிபலிப்பின் செயல்திறன் அதிகரிக்கும் ஆற்றலுடன் குறைகிறது; ஸ்பெக்ட்ரமின் நீல முடிவில் குறைக்கப்பட்ட பிரதிபலிப்பு சிவப்பு நிறத்தில் விளைகிறது. இதே போன்ற கருத்தாய்வுகள் தங்கம் மற்றும் பித்தளைகளின் மஞ்சள் நிறத்தை விளக்குகின்றன.

தூய குறைக்கடத்திகள்

பல பொருட்களில் மாநிலங்களின் வரைபடத்தின் அடர்த்தியில் ஒரு இசைக்குழு இடைவெளி தோன்றும் (படம் பார்க்கவும்). உதாரணமாக, ஒரு தூய்மையான பொருளில் ஒரு அணுவுக்கு சராசரியாக நான்கு வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள் இருக்கும்போது, ​​இதன் விளைவாக முற்றிலும் முழுமையான கீழ் இசைக்குழு, வேலன்ஸ் பேண்ட் என அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் வெற்று மேல் இசைக்குழு, கடத்தல் இசைக்குழு. இரண்டு பட்டைகள் இடையேயான இடைவெளியில் எலக்ட்ரான் ஆற்றல் அளவுகள் இல்லாததால், உறிஞ்சக்கூடிய மிகக் குறைந்த ஆற்றல் ஒளி படத்தில் உள்ள அம்பு A க்கு ஒத்திருக்கிறது; இது வேலன்ஸ் பேண்டின் மேலிருந்து கடத்துக் குழுவின் அடிப்பகுதி வரை ஒரு எலக்ட்ரானின் கிளர்ச்சியைக் குறிக்கிறது மற்றும் E _{g என} நியமிக்கப்பட்ட பேண்ட்-இடைவெளி ஆற்றலுடன் ஒத்திருக்கிறது. B மற்றும் C அம்புகளால் சுட்டிக்காட்டப்பட்டபடி, எந்த உயர் ஆற்றலின் ஒளியையும் உறிஞ்சலாம்.

5.4 ஈ.வி. வைரம் போன்ற ஒரு பெரிய இசைக்குழு இடைவெளி இருந்தால், தெரியும் ஸ்பெக்ட்ரமில் எந்த ஒளியையும் உறிஞ்ச முடியாது, மேலும் தூய்மையானதாக இருக்கும்போது பொருள் நிறமற்றதாக தோன்றும். இத்தகைய பெரிய பேண்ட்-இடைவெளி குறைக்கடத்திகள் சிறந்த மின்தேக்கிகள் மற்றும் அவை பொதுவாக அயனி அல்லது கோவலன்ட் பிணைக்கப்பட்ட பொருட்களாக கருதப்படுகின்றன.

நிறமி காட்மியம் மஞ்சள் (காட்மியம் சல்பைட், கனிம க்ரீனோகைட் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது) 2.6 ஈ.வி.யின் சிறிய பேண்ட் இடைவெளியைக் கொண்டுள்ளது, இது வயலட் மற்றும் சில நீலத்தை உறிஞ்சுவதற்கு அனுமதிக்கிறது, ஆனால் மற்ற நிறங்கள் எதுவும் இல்லை. இது அதன் மஞ்சள் நிறத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. வயலட், நீலம் மற்றும் பச்சை ஆகியவற்றை உறிஞ்சுவதற்கு அனுமதிக்கும் சற்றே சிறிய இசைக்குழு இடைவெளி ஆரஞ்சு நிறத்தை உருவாக்குகிறது; நிறமி வெர்மிலியனின் (மெர்குரிக் சல்பைட், கனிம சின்னாபார்) 2.0 ஈ.வி.யைப் போலவே இன்னும் சிறிய இசைக்குழு இடைவெளி அனைத்து ஆற்றல்களிலும் விளைகிறது, ஆனால் சிவப்பு உறிஞ்சப்படுகிறது, இது சிவப்பு நிறத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. பேண்ட்-இடைவெளி ஆற்றல் புலப்படும் ஸ்பெக்ட்ரமின் 1.77-eV (700-nm) வரம்பை விட குறைவாக இருக்கும்போது அனைத்து ஒளியும் உறிஞ்சப்படுகிறது; ஈய சல்பைட் கலினா போன்ற குறுகிய பேண்ட்-இடைவெளி குறைக்கடத்திகள், எனவே அனைத்து ஒளியையும் உறிஞ்சி கருப்பு நிறத்தில் உள்ளன. நிறமற்ற, மஞ்சள், ஆரஞ்சு, சிவப்பு மற்றும் கருப்பு ஆகியவற்றின் இந்த வரிசை தூய குறைக்கடத்திகளில் கிடைக்கும் வண்ணங்களின் துல்லியமான வரம்பாகும்.

குறைக்கப்பட்ட குறைக்கடத்திகள்

ஒரு டோபன்ட் என்று அழைக்கப்படும் ஒரு தூய்மையற்ற அணு ஒரு குறைக்கடத்தியில் இருந்தால் (அது பின்னர் டோப் என நியமிக்கப்படுகிறது) மற்றும் அது மாற்றும் அணுவை விட வேறுபட்ட எண்ணிக்கையிலான வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருந்தால், பேண்ட் இடைவெளியில் கூடுதல் ஆற்றல் மட்டங்கள் உருவாகலாம். ஒரு தூய்மையான படிகத்தில் (கார்பன்களைக் கொண்ட, ஒவ்வொன்றும் நான்கு வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்களைக் கொண்ட) நைட்ரஜன் அசுத்தம் (ஐந்து வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள்) போன்ற தூய்மையற்ற எலக்ட்ரான்கள் இருந்தால், ஒரு நன்கொடையாளர் நிலை உருவாகிறது. இந்த மட்டத்திலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் ஃபோட்டான்களை உறிஞ்சுவதன் மூலம் கடத்தல் குழுவில் உற்சாகப்படுத்தலாம்; இது நைட்ரஜன்-டோப் செய்யப்பட்ட வைரத்தில் ஸ்பெக்ட்ரமின் நீல முடிவில் மட்டுமே நிகழ்கிறது, இதன் விளைவாக ஒரு மஞ்சள் நிறம் பூர்த்தி செய்யப்படுகிறது. தூய்மையற்றது அணுவை விட குறைவான எலக்ட்ரான்களைக் கொண்டிருந்தால், வைரத்தில் ஒரு போரான் தூய்மையற்ற தன்மை (மூன்று வேலன்ஸ் எலக்ட்ரான்கள்) இருந்தால், ஒரு துளை நிலை உருவாகிறது. ஃபோட்டான்களை இப்போது வேலன்ஸ் பேண்டிலிருந்து துளை மட்டத்திற்கு ஒரு எலக்ட்ரானின் உற்சாகத்துடன் உறிஞ்சலாம். போரான்-டோப் செய்யப்பட்ட வைரத்தில் இது ஸ்பெக்ட்ரமின் மஞ்சள் முடிவில் மட்டுமே நிகழ்கிறது, இதன் விளைவாக பிரபலமான ஹோப் வைரத்தைப் போல ஆழமான நீல நிறம் கிடைக்கிறது.

நன்கொடையாளர்கள் மற்றும் ஏற்றுக்கொள்பவர்கள் இருவரையும் கொண்ட சில பொருட்கள் புற ஊதா அல்லது மின் சக்தியை உறிஞ்சி புலப்படும் ஒளியை உருவாக்க முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, செம்பு மற்றும் பிற அசுத்தங்களைக் கொண்ட துத்தநாக சல்பைடு போன்ற பாஸ்பர் பொடிகள், பாதரச வளைவால் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஏராளமான புற ஊதா ஆற்றலை ஒளிரும் ஒளியாக மாற்ற ஃப்ளோரசன்ட் விளக்குகளில் பூச்சுகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஒரு தொலைக்காட்சித் திரையின் உட்புறத்தை பூசவும் பாஸ்பர்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு அவை கத்தோடோலுமினென்சென்ஸில் எலக்ட்ரான்கள் (கேத்தோடு கதிர்கள்) மற்றும் ஒளிரும் வண்ணப்பூச்சுகளால் செயல்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு அவை வெள்ளை ஒளியால் அல்லது புற ஊதா கதிர்வீச்சினால் செயல்படுத்தப்படுகின்றன, இதனால் அவை ஏற்படுகின்றன பாஸ்போரெசென்ஸ் எனப்படும் மெதுவான ஒளிரும் சிதைவைக் காண்பி. எலக்ட்ரோலுமினென்சென்ஸ் மின் தூண்டுதலால் விளைகிறது, ஒரு பாஸ்பர் தூள் ஒரு உலோகத் தகட்டில் வைக்கப்பட்டு, லைட்டிங் பேனல்களை உருவாக்க வெளிப்படையான நடத்தும் மின்முனையுடன் மூடப்பட்டிருக்கும்.

ஒரு படிகத்தில் வித்தியாசமாக அளவிடப்பட்ட அரைக்கடத்தி பகுதிகளுக்கு இடையில் ஒரு சந்தி இருக்கும்போது ஊசி எலக்ட்ரோலுமினென்சென்ஸ் ஏற்படுகிறது. எலக்ட்ரானிக் கருவிகளில் காட்சி சாதனங்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஒளி-உமிழும் டையோட்கள் (எல்.ஈ.டி) போலவே, மின்சார மின்னோட்டம் சந்தி பிராந்தியத்தில் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் துளைகளுக்கு இடையில் மாற்றங்களை உருவாக்கும், இது ஒற்றை நிற ஒளியாகக் காணக்கூடிய ஆற்றலை வெளியிடும். பொருத்தமான வடிவவியலுடன், உமிழப்படும் ஒளி அரைக்கடத்தி ஒளிக்கதிர்களைப் போலவே ஒரே வண்ணமுடையதாகவும் ஒத்திசைவானதாகவும் இருக்கலாம்.