Elio Fabri wrote:
> Per un solido invece bisogna cominciare a ragionare di bande...
Il principio comunque rimane lo stesso: se la separazione in energia
(band gap) dE tra il livello occupato piu' alto e quello libero piu'
basso e' maggiore dell'energia della radiazione con frequenza w (dE>hbar
w) allora il materiale e' trasparente. In effetti, un concetto anche
piu' utile delle bande di energia e' la densita' degli stati, che
permette di estendere il discorso anche a liquidi e amorfi (in cui non
esistono bande di energia): se esiste una regione di ampiezza superiore
ad hbar w con d.d.s.=0, e se tutti e soli gli stati al di sotto sono
occupati, allora il materiale e' trasparente alla radiazione di freq. w.
Nei metalli dE=0 per cui non sono mai trasparenti; ma questo nel
visibile vale anche per molti semiconduttori. Per esempio il silicio ha
un gap di poco superiore ad 1 eV, per cui e' trasparente solo per
w<dE/hbar=10^15 Hz, ovvero lambda>10000 A, ovvero non nel visibile ne'
UV vicino: infatti il silicio cristallino ha un aspetto grigio lucente.
La pirite e' un altro caso simile: un semiconduttore di aspetto lucente,
ma in questo caso di colore giallo per via della conformazione delle
bande di energia.
Il discorso si complica se consideriamo materiali non completamente
omogenei. Un difetto reticolare (impurezza, vacanza, altro) puo'
introdurre dei livelli energetici nel gap di un isolante, livelli in
generale occupati solo parzialmente. In tal caso sono disponibili
assorbimenti ed emissioni di energia a frequenze piu' basse, dunque
anche nel visibile, e tali difetti sono chiamati "centri di colore". Il
colore giallino della maggioranza dei diamanti e' causato da impurezze,
se non ricordo male, di azoto. Gli amorfi possono essere visti,
estremizzando un po', come cristalli formati da soli difetti, dunque
rispetto al corrispondente cristallo il band gap e' di solito ridotto e
tendono ad essere meno trasparenti. In un solido policristallino c'e`
poi da tener conto dell'effetto delle interfacce interne ecc..
Aneddoto sugli orrori di certa divulgazione: mesi fa a Sfera News
risposero alla domanda di un ascoltatore "perche' il vetro e'
trasparente?" dicendo che il vetro, essendo amorfo, aveva tanti buchini
tra le molecole attraverso i quali passava la luce...
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Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia
Received on Sun Feb 08 2004 - 09:53:17 CET