[Материаловедение] Вопросик про рубин

> Разве, нет?

Фундаментальное поглощение — перевод связанного электрона в оболочке атома на более высокий энергетический уровень (в конфигурацию с большей энергией) за счёт энергии поглощённого кванта. Плазмонное поглощение — возбуждение согласованных колебаний электронной жидкости (массива свободных электронов проводимости) за счёт энергии поглощённого кванта. Процессы эти — далеко не одно и то же.

при чём тут характеристические коллективные колебания валентных электронов (плазмоны)?

При том, что пытаются описать именно их.

Я так понимаю, что разбирается схема когерентного излучения с тремя состояниями?

Спасибо. Нет, разбирался изначально цвет рубина, почему он имеет такой окрас, с этим вроде разобрались. Этот ответ, про 3 состояние, я предположительно написал, из материала про рубиновый лазер. Сейчас же, опять с рубином, и такой вопрос: «в каких частях видимого диапазона (указать цвет) произойдет поглощение»?

Почитав про рубиновый лазер, я думаю что цвет зеленый. А вот что произойдет дальше? Что излучение соответствующей части спектра (= длины волны) поглотится, это очевидно, но знать надо на более низком уровне.

Я видел картинку, просто стормозил с ответом.
У меня мозг лучше работает если перерисовать график из микрон по абсцисе в электронвольты.
Левый пик в 0.4 микрона соответствует переходу валентная зона - зона проводимости (фиолетовая область). Правый пик — 0.55 микрона (зелёная область спектра) переходу на локальный уровень (откуда не скажу, чтобы наверняка не соврать, но, то что между локальным уровнем и зоной — наверняка, так как максимум с дисперсией).
А дальше надо где-нибудь глянуть ширину запрещённой зоны у рубина и глубину залегания локальных уровней. И посмотреть каким переходам эти спектры поглощения соответствуют, предварительно пересчитав длину волны максимума в электронвольты.

А вот что будет дальше, по спектру сказать нельзя, зависит от того, что собираетесь делать с материалом.

> Сейчас же, опять с рубином, и такой вопрос: «в каких частях видимого диапазона (указать цвет) произойдет поглощение»?

Эммм... Ответ же на самом графике спектра поглощения. 4000 и 5500 ангстрем, то есть где позиции максимумов.

А вот что произойдет дальше?

Ну... Произведёте накачку метастабильного уровня. Потом с него все электроны дружно «спрыгнут» в зону валентности, попутно излучив свет.

Что излучение соответствующей части спектра (= длины волны) поглотится, это очевидно, но знать надо на более низком уровне.

Что подразумевается под низким уровнем?

Зонная теория оперирует уже некими абстракциями в виде зон и уровней. Что нужно? Запись уравнений для конфигураций атомных орбиталей при переходах? Это тоже абстракции, хотя и ниже, чем зоны. Уравнения Шрёдингера? На каком уровне абстракций требуется остановиться?

Что подразумевается под низким уровнем?

Я подразумеваю, не просто объяснение, что они перейдут к примеру и все, а немного глубже, например почему перейдут, но на этот вопрос вы уже выше ответили. Так что спасибо.

> например почему перейдут, но на этот вопрос вы уже выше ответили.

Разве ответил? Не мог я такого сделать.
Причина, по какой какой-либо шальной электрон упадёт из локального уровня в зону валентности и за счёт индуцированного излучения потянет весь ансамбль, осталась за кадром. Да и сложно здесь что-либо предполагать, так как время жизни в метастабильном состоянии — величина вероятностная, хотя и исчезающе малая (но, сродни радиоактивному распаду, то есть самопроизвол).
Если в общих чертах всё уже понятно, тогда пусть так.

С этим более менее стало понятно.

Сейчас рассматриваю окрашивание как реакцию на поглощение белого света в фиолетовой и зеленой части спектра, а что он делает с остальной частью видимого спектра излучения?

Остальное не поглощает.
Остаётся красно-жёлто-оранжево-синий бленд с различной интенсивностью компонентов.

>а немного глубже, например почему перейдут, но на этот вопрос вы уже выше ответили.

А дальше вынужденное излучение --- типа основной светящийся переход в лазере сам по себе сравнительно маловероятен, но когда мимо пролетает фотон вероятность электронного перехода резко увеличивается, электрон валится вниз и испускает ещё один фотон, получается лавинное размножение фотонов в усиливающей свет активной среде при условиях инверсной заселённости электронных уровней. Первый фотон получается в результате спонтанного излучения, а дальше он запускает процесс.

>>Фундаментальное поглощение — перевод связанного электрона в оболочке атома

Связанность там условная - даже низколежащие уровни, локализованные на атомах, все равно когерентны и представляют блоховскую волну по всему кристаллу, и относить поглощение к конкретному атому неверно.

Говоря о фундаментальном поглощении, под связанностью имеют в виду отсутствие бесконечно близко лежащих свободных уровней над состоянием, нежели привязку к конкретному атому.

Если он не поглощает, что тогда в тепло переходит?

Я даже растерялся, какой наводящий вопрос задать.
Какое именно тепло? Рубин не обязан поглощать всё излучение, это же не абсолютно чёрное тело. На проходящем излучении он работает как светофильтр, вырезая из потока частоты в соответствии со своим спектром поглощения, остальное проходит без изменения.

> относить поглощение к конкретному атому неверно

Угу, это я излишне „упростил“.

Тут тепловую энергию кристаллической решетки, если рассматривать рубиновый лазер(http://www.bestreferat.ru/referat-82631.html). Там как бы сказано «Избыток внутренней энергии иона переходит в тепловую энергию кристаллической решетки». Так вот вопрос был, «рассматриваем окрашивание как реакцию на поглощение белого света в фиолетовой и зеленой части спектра, а это значит, что остальную часть спектра видимого излучения он....», я сказал что не поглощает, и сразу получил вопрос, что тогда переходит в тепло.

// Сори что столько вопросов.

Избыток внутренней энергии иона это разница между локальным уровнем и зоной проводимости. Раз поглощается синяя часть спектра (а именно она приводит к закидыванию электронов из валентной зоны в зону проводимости, то есть к накачке), то именно избыток энергии от такой накачки и переходит в тепло. Какое имеет отношение проходящее сквозь кристалл излучение к нагреву я не в курсе. Греет кристалл именно то, что поглощается им.