Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

dentro da região visível do espectro para um vidro verde na Figura 22.8. Por exemplo, para
luz tendo um comprimento de onda de 0,4 µm, a frações transmitida, absorvida e refletida são
aproximadamente 0,90, 0,05 e 0,05 , respectivamente. Entretanto, em 0,55 µm, as
respectivas frações se deslocaram para cerca de 0,50 , 0,48 e 0,02.
Figura 22.8 A variação com o comprimento de onda das frações da luz incidente transmitida,
absorvida e refletida através de um vidro verde. (Fonte W.D. Kingery, H. K. Bowen e D.R.
Uhlmann, Introduction to Ceramics, 2a. edição. Copyright © 1976 por John Wiley & Sons,
New York. Reimpresso por permissão de John Wiley & Sons, Inc.).
22.9 – COR
Materiais transparentes aparecem coloridos como uma consequência de faixas de
comprimentos de onda específicos de luz que são seletivamente absorvidos; a cor discernida
é um resultado da combinação de comprimentos de onda que são transmitidos. Se a absorção
for uniforme para todos os comprimentos de onda visíveis, o material aparecerá incolor;
exemplos incluem vidros inorgânicos de alta pureza e monocristais de alta pureza de
diamantes e safira.
Usualmente, qualquer absorção seletiva é por excitação eletrônica. Uma tal situação
envolve materiais semicondutores que têm lacunas de banda dentro da faixa de energias de
fóton para luz visível (1,8 a 3,1 eV). Assim a fração da luz visível tendo energias maiores do
que E g é seletivamente absorvida por transições eletrônicas banda de valência-banda de
condução. Naturalmente, uma parte dessa radiação absorvida é reemitida quando os elétrons
excitados retornam aos seus estados de energia mais baixos originais. Não é necessário que
essa reemissão ocorra na mesma frequência que aquela da absorção; a frequência e a
associada energia podem ser menores em casos de transições eletrônicas multiradiativas
(Figura 22.6b) ou não-radiativas (Figura 22.6c). Como um resultado, a cor depende da
distribuição de frequência dos feitos de luz tanto transmitidos quanto reemitidos.
Por exemplo, sulfeto de cádmio (CdS) tem uma lacuna de banda de cerca de 2,4 eV;
portanto, ele absorve fótons tendo energias maiores do que cerca de 2,4 eV, que corresponde
a porções azul e violeta do espectro visível; uma parte dessa energia é reradiada como luz
tendo outros comprimentos de onda. Luz visível não-absorvida consiste de fótons tendo
energias entre cerca de 1,8 e 2,4 eV. Sulfeto de cádmio assume uma cor amarelo-laranja por
causa da composição do feixe transmitido.
Com cerâmicas isoladoras, impurezas específicas também introduzem níveis
eletrônicos dentro da lacuna de banda proibida, como discutido acima. Fótons tendo energias
menores do que aquela da lacuna da banda podem ser absorvidos como uma consequência de
excitações eletrônicas envolvendo átomos ou íons impurezas como demonstrado na Figura
22.6a; naturalmente, alguma reemissão provavelmente ocorrerá. De novo, a cor do material é
uma função da distribuição de comprimentos de onda que são encontrados no feixe
transmitido.
Por exemplo, monocristal de alta pureza de óxido de alumínio ou safira é incolor.
Ruby, que tem uma cor vermelha brilhante, é simplesmente safira à qual se adicionou 0,5 a
2% de óxido de cromo (Cr 2 O 3 ). O íon Cr 3+ substitui o íon Al 3+ na estrutura cristalina de
Al 2 O 3 e, além disso, introduz níveis de impureza dentro da larga lacuna de banda de energia
da safira. Comprimentos de onda específicos são absorvidos preferencialmente como uma
consequência de transições eletrônicas para esses níveis de impurezas ou a partir deles. A
transmitância como uma função de comprimento de onda para safira e rubi é mostrada na
Figura 22.9. Para a safira, transmitância é relativamente constante com comprimento de onda