光学、热学与输运性质

光吸收

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把一辆深色的车留在夏天的烈日下,它会变成一座烤箱;白色的车则凉爽得多。深色漆把阳光喝了进去,白色表面则把大半反弹回去。这种把光吞下、让它的能量变成热或变成被激发的电子的过程,就是光吸收。

光吸收描述的是材料如何把光喝进去,而它对颜色十分挑剔。一颗光的粒子,也就是光子,只有当材料有地方安放它那份确切的能量时才会被吸收——比如有个电子可以被抬到更高的台阶,或者有种振动可以被搅动起来。能量正好对得上某个可用跃迁的光子会被吞掉;对不上的就穿过去或弹开。于是每种材料在整道彩虹上都有自己特有的吸收图案,在某些波长上吸得强、在另一些波长上则透明,这由它能级之间的间距所决定。

它之所以重要,是因为吸收是万物外观、以及一切以光为基础的技术如何运作的一半故事:太阳能电池必须吸收阳光才能收获它,相机传感器必须吸收光才能记录它,而窗户则必须不吸收可见光才能保持透亮。一个常见的混淆是以为某种材料要么全黑、要么全透;事实上几乎一切都对某些波长透明、对另一些不透明——窗玻璃挡住紫外线,而许多在我们眼里发黑的东西,在红外里却是明亮的。

植物看起来是绿的,因为叶绿素贪婪地吸收红光和蓝光来驱动光合作用,却几乎不碰绿光,于是绿光被反射回你的眼睛。叶子的颜色,实实在在就是它不肯喝下的那部分光。

叶子之所以是绿的,恰恰因为绿正是它不吸收的那种颜色。

吸收、反射和透射加在一起,永远等于全部入射的光。吸得少的表面,剩下的必然要反射或透射出去——这正是为什么低吸收的材料要么像镜子一样亮、要么像玻璃一样透。

又称
光吸收