Propriedades Ópticas dos materiais

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Propriedades Ópticas dos materiais
A Radiação eletromagnética são ondas produzidas pela oscilação ou aceleração de uma carga elétrica. Essas ondas têm componentes elétricos e magnéticos. Por ordem decrescente de frequência (ou crescente de comprimento de onda), o espectro eletromagnético é composto por raios gama, raios X ‘duros’ e ‘moles’, radiação ultravioleta, luz visível, raios infravermelhos, micro-ondas e ondas de rádio. Não necessitam de um meio material para propagar-se e se deslocam no vazio a uma velocidade de c = 299.792 km/s. Apresentam as propriedades típicas do movimento ondulatório, como a difração e a interferência. O comprimento de onda (λ) e a frequência (f) das ondas eletromagnéticas, sintetizados na expressão λ • f = c, são importantes para determinar sua energia, sua velocidade e seu poder de penetração.
Quando a luz é emitida de uma determinada fonte, ela passa a se propagar com uma velocidade de 3.105 km/s, isso para o vácuo, ou seja, na ausência de matéria. No entanto, a luz também pode se propagar em outros meios além do vácuo. Esses meios podem ser classificados de acordo com a interação deles com os feixes de luz. Eles podem se classificar em: translúcidos, transparentes e opacos.
Meios transparentes: são meios que permitem que a luz atravesse, descrevendo trajetórias regulares e bem definidas. Existe apenas um meio que é perfeitamente transparente, o vácuo, no entanto, existem alguns outros meios, como a água pura e o vidro hialino, que podem ser considerados como transparentes.
Meios translúcidos: são meios pelos quais os feixes de luz descrevem trajetórias irregulares com intensa difusão, ou seja, a luz se espalha sobre o meio no qual está se propagando. Nesses meios a luz consegue passar, porém seus feixes sofrem desvios na sua orientação por causa da constituição do material sobre o qual a luz está incidindo.
Meios opacos: nesse tipo de meio a luz não se propaga. A luz, após incidir sobre os meios opacos, é parcialmente absorvida e parcialmente refletida. A parte que é parcialmente absorvida é transformada em energia, como a energia térmica. São exemplos de meios opacos: madeira, papelão, metais, etc.
PROPRIEDADES ÓPTICAS DOS METAIS 
• Opacos e altamente refletivos • Metais são opacos para toda a radiação eletromagnética desde comprimentos de onda longos (ondas de rádio) até comprimentos de onda da região do ultravioleta (centro) • Os metais são transparentes às radiações de alta frequência (raios X e raios ) • Bandas de alta energia estão parcialmente preenchidas com elétrons – radiação incidente, com frequências dentro do espectro do visível, excita os elétrons para estados de energia não ocupados, como consequência, a radiação incidente é absorvida – transição eletrônica • A maioria da radiação absorvida é reemitida para a superfície na forma de luz visível de mesmo comprimento de onda – luz refletida • Refletividade para a maioria dos metais está entre 0,9 e 0,95 (uma pequena parte da energia dos processos de decaimento eletrônico é dissipada na forma de calor) rma de calor).
Cor – é determinada pela radiação que é refletida e não pela radiação absorvida. Uma aparência prateada brilhante quando o metal está exposto à luz branca indica que o material é altamente refletivo ao longo de todo faixa do espectro visível.
Exemplo:
• prata e alumínio – quando exposto a luz branca, reflete em todas as regiões do espectro visível – cor “esbranquiçada”, prateada.
• ouro e cobre – parte da energia associada aos fótons de luz com menores comprimentos de (azul e verde) não são reemitidos na forma de luz visível – tonalidade vermelho alaranjada e amarela
Propriedades ópticas dos não metais
Devido à estrutura das suas bandas de energia, os materiais não metálicos podem ser transparentes a luz visível. Assim, além da reflexão e absorção, os fenômenos de refração e transmissão devem ser considerados. Quando os fótons de luz são transmitidos através de um material transparente, perdem parte da sua energia, como consequência, a velocidade da luz sofre redução, ao mesmo tempo em que o feixe de luz muda de direção. A velocidade da luz é reduzida no interior do material, pois precisa atravessar os campos elétricos que circundam os átomos.
Absorção 
Materiais não metálicos podem ser opacos ou transparentes a luz visível 
 Polarização eletrônica 
 Transição eletrônica
 Materiais não metálicos que tem gap de energia maiores que 3,1 eV, se tem alta pureza, aparecem transparentes e sem cor. Impurezas ou outros defeitos eletricamente ativos podem introduzir níveis eletrônicos dentro do espaçamento entre bandas, tais como níveis doador e receptor. A radiação pode ser absorvida pela transmissão do elétron desses níveis ou para esses níveis.
Reflexão
 Quando a radiação luminosa passa de um meio para outro com índice de refração diferente, uma parte da luz é dispersa na interface entre os dois meios, mesmo se ambos os materiais forem transparentes. A refletividade, R, representa aquela fração de luz incidente que é refletida na interface.
Quanto maior o átomo – maior a polarização – menor velocidade – maior índice de refração
Exemplo:
• sílica – quartzo, tridimita, cristobalita e vidro (possuem a mesma composição com estruturas diferentes). 
Quando a radiação luminosa passa de um meio para outro com índice de refração diferente, uma parte da luz é dispersa na interface entre os dois meios, mesmo se ambos os materiais forem transparentes. A refletividade, R, representa aquela fração de luz incidente que é refletida na interface.
Cor
Cores em materiais transparentes – aparecem coloridas com uma consequência de faixas de comprimentos de onda que são seletivamente absorvidos Cor observada é o resultado da combinação dos comprimentos de onda que são transmitidos (luz reemitida pela transição eletrônica mais luz transmitida)
Material incolor – absorção uniforme para todos os comprimentos de onda
que são transmitidos
Ex: diamante (monocristal), safira (monocristal de alumina).
Cerâmicas isolantes – introdução de impurezas específicas – introduzem níveis eletrônicos dentro do espaçamento entre bandas
Ex: Safira – incolor
Rubi – cor vermelha (safira com adição de óxido de cromo (Cr2O3) de 0,5 a 2% íon Cr3+ substitui o íon Al3+ na estrutura cristalina da Alumina
Vidros inorgânicos – são coloridos pela incorporação de íons de metais de transição ou terras raras enquanto o vidro ainda se encontra no estado fundido.
ATT: KLEBIANE LOPES DA SILVA