Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

De novo, energia eletromagnética que é absorvida por excitações eletrônicas deve ser
dissipada de alguma maneira; vários mecanismos são possíveis. Por excitações a partir da
banda de valência para dentro da banda de condução, essa dissipação pode ocorrer via
recombinação direta de elétron e buraco de acordo com a reação
elétron + buraco → energia (∆E) (22.17)
que é representada esquematicametne na Figura 22.5b. Em adição, transições eletrônicas em
multi-estágio podem ocorrer, as quais envolvem níveis de impurezas situando-se na lacuna da
banda. Uma possibilidade, como indicado na Figura 22.6b, é a emissão de dois fótons; um é
emitido quando o elétron cai a partir de um estado na banda de condução para o nível
impureza, o outro é emitido quando ele se decai de volta para dentro da banda de valência.
Ou, alternativamente, umas das transições pode envolver a geração de um fóton (Figura
22.6c), onde a energia associada é dissipada na forma de calor.
A intensidade da radiação absorvida resultante depende do caráter do meio bem como
comprimento do passo dentro do mesmo. A intensidade de radiação transmitida ou não
absorvida I’ r decresce continuamente com a distância x que a luz atravessa:
I’ r = I’ o e -βx (22.18)
Onde I’ o é a intensidade da radiação incidente não refletida e β, o coeficiente de absorção
(em mm -1 ), é característico do particular material; além disso, β varia com o comprimento de
onda da radiação incidente. O parâmetro distância x é medido a partir da superfície incidente
para dentro do material. Materiais que têm grandes valores de β são considerados como
sendo altamente absorvedores.
22.8 – TRANSMISSÃO
Os fenômenos de absorção, reflexão e transmissão podem ser aplicados a uma
passagem de luz atravésde um sólido transparente, como mostrado na Figura 22.7. Para um
feixe incidente I o que impinge sobre a superfície frontal de uma amostra de espessura l e
coeficiente de absorção β, a intensidade transmitida na face posterior I T é
I T = I o ( 1 – R) 2 e -β l (22.19)
onde R é a reflectância; para esta expressão, é suposto que o mesmo meio existe do lado de
for a tanto da face frontal quanto da face posterior. A dedução da Equação 22.19 é deixada
como um dever de casa.
Figura 22.7. Transmissão de luz através de um meio transparente para o qual existe uma
reflexão nas faces tanto frontal quanto traseira, bem como absorção dentro do meio.
(Adaptada a partir de R.M.Rose, L.A. Shepard e J.Wulff, The Structure and Properties of
Materials, Vol.4, Electronic Properties. Copyright © 1966 por John Wiley & Sons, New
York, reimpresso por permissão de John Wiley & Sons,Inc.).
Assim a fração da luz incidente que é transmitida através de um material transparente
depende das perdas que incorreram por absorção e reflexão. De novo, a soma da refletividade
R, absorvidade A e transmissividade T é unitária de acordo com a Equação 22.5. Também,
cada uma das variáveis R, A e T depende do comprimento de onda da luz. Isso é demonstrado