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Band gap 에너지와 투과율 과의 관계

Band gap 에너지와 투과율과의 관계에 대해 잘 몰라서.이렇게 적습니다. Paper나 자료를 살펴보면 Band gap 에너지가 높은 물질의 투과율이 낮은 물질 대비 높은 투과율을 보이는 경향이 있는것 같아서.. 이에 대한 메카니즘이나, 이와 관련된 자료가 있으시면 부탁드립니다.
  • Band gap
  • Transmittance
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답변 1
  • 답변

    안길홍님의 답변

    5027.형광과 흡광에서 간략히 설명하였으나,좀더 구체적으로 답변하도록 하겠습니다. 투과율이 높다 낮다 라는 의미는 결정체에 적용됩니다.그러나 금속에서는결정체와는 차이가 있습니다. 귀하의 질의에서는 2가지를 동시에 고려함이 필요합니다. (1)빛(光):색상 및 투명이라는 것은 빛과 연관됨. (2)결정체의 구조:원자-전자,양성자,중성자 고체에 빛을 쪼이면 표면에서 굴절과 반사가 일어나고,내부에서는 흡수와 산란이 일어남.빛은 전자파로써 파장과 입자로 구성됨.따라서 빛의 파장에 의한 에너지와 입자에 의한 에너지(광압)로 생각할 수 있습니다. 자외선의 파장은 통상 100~350nm,가시광선의 파장은 350~1000nm정도인 전자파로 볼 수 있으며,전자파의 스펙트럼의 대부분은 원자의 크기보다 훨씬 큰 파장으로,그 스펙트럼은 결정격자에 의하여 회절되는 일이 없고,균일한 고상 중을 똑바로 투과합니다.그러나,가시광선의 경우에는 모든 고체를 완전히 투과하는 것이 아니고, 약간의 반사와 흡수가 일어납니다. 일반적으로 어떤 유전체에서는 특정 파장의 빛만을 반사하고, 또 어떤 유전에에서는 특정파장의 빛만을 흡수합니다.이러한 현상은 결정체의 전자에너지(eV)에 의하여 설명될 수 있습니다. (1)빛의 에너지는 E=hf {E:joule [1eV = 1.60x10(-19승)J],h:Planck상수, f:주파수[주파수f=c/ λ : c=광속도= 3x10(8승)m/s] 에 의하여 가시광대 및 자외선광대의 에너지를 계산 할 수 있습니다. 광압,즉 광입자(광자)의 운동에너지는 p=h/λ(Planck상수/파장)으로 계산 할 수 있습니다. 여기에서 지배적인 에너지는 주파수에 의한 에너지에 의하여 이루어 집니다. (2)어떤 물질은 원자핵과 그주위의 전자로 구성됩니다. 전자에서 Bohr의 불확정성 원리,광전효과,Bandgap이론등으로 물체에는 전자가 여기(exciting)될 수 있는 gap energy(eV)가 있습니다. gap energy가 크다는 것은 그만큼 전자를 exciting시키기 위하여서는 높은 에너지(많은 에너지가 아닙니다)가 필요하다는 것입니다. 앞서의 빛에너지에서 자외선은 파장이 짧아 에너지가 높으며,가시광선은 에너지가 낮습니다. 따라서 bandgap(eV)가 높은 결정체는 가시광선은 결정체내의 포텐셜 에너지 장벽에 의하여 반사되어 버리고(빛의 파동 및 입자가 장벽이라는 벽에 부딪혀 반사된다)에너지가 높은 자외선은 투과성이 높기 때문에 결정체는 투명하게 보입니다(즉,가시광의 반사가 많으면 투영도가 높음) 그러나 금속에서는 조금의 차이가 있는데,높은 에너지의 자외선이 금속 내의 자유전자를 exciting시켜서 광전효과를 일으키든가(태양전지 등) 자유전자의 활동을 활발히하여 운동에너지,열에너지로 변화시키든지 하므로 앞서와는 달리 자외선은 금속에 작용한 후 반사되고 가시광선이 흡수됩니다(광의 주파수짜름작용)따라서 금속은 금속고유의 광택성 색상을 나타냅니다. 질의하신 Bandgap energy가 크다는 것은 물체의 전도대 와 가전자대간의 금지대의 폭이 크다는 것입니다.이 폭이 크다는 것은 절연체에 가까우며 전자가 exciting되기위하여서는 높은 에너지가 필요하다는 것입니다. 많은 에너지와 높은에너지는 차이가 있습니다.에너지가 아무리 많아도 그 크기가 높지 않으면 에너지 벽(장벽 또는 포텐셜에너지 장벽)을 넘지 못합니다. 따라서 귀하가 찾아보신 bandgap energy가 큰 결정체의 투명도는 그 gap 의 에너지수치가 클수록 투명하게 되는 것입니다.또한 절연성도 높습니다.
    5027.형광과 흡광에서 간략히 설명하였으나,좀더 구체적으로 답변하도록 하겠습니다. 투과율이 높다 낮다 라는 의미는 결정체에 적용됩니다.그러나 금속에서는결정체와는 차이가 있습니다. 귀하의 질의에서는 2가지를 동시에 고려함이 필요합니다. (1)빛(光):색상 및 투명이라는 것은 빛과 연관됨. (2)결정체의 구조:원자-전자,양성자,중성자 고체에 빛을 쪼이면 표면에서 굴절과 반사가 일어나고,내부에서는 흡수와 산란이 일어남.빛은 전자파로써 파장과 입자로 구성됨.따라서 빛의 파장에 의한 에너지와 입자에 의한 에너지(광압)로 생각할 수 있습니다. 자외선의 파장은 통상 100~350nm,가시광선의 파장은 350~1000nm정도인 전자파로 볼 수 있으며,전자파의 스펙트럼의 대부분은 원자의 크기보다 훨씬 큰 파장으로,그 스펙트럼은 결정격자에 의하여 회절되는 일이 없고,균일한 고상 중을 똑바로 투과합니다.그러나,가시광선의 경우에는 모든 고체를 완전히 투과하는 것이 아니고, 약간의 반사와 흡수가 일어납니다. 일반적으로 어떤 유전체에서는 특정 파장의 빛만을 반사하고, 또 어떤 유전에에서는 특정파장의 빛만을 흡수합니다.이러한 현상은 결정체의 전자에너지(eV)에 의하여 설명될 수 있습니다. (1)빛의 에너지는 E=hf {E:joule [1eV = 1.60x10(-19승)J],h:Planck상수, f:주파수[주파수f=c/ λ : c=광속도= 3x10(8승)m/s] 에 의하여 가시광대 및 자외선광대의 에너지를 계산 할 수 있습니다. 광압,즉 광입자(광자)의 운동에너지는 p=h/λ(Planck상수/파장)으로 계산 할 수 있습니다. 여기에서 지배적인 에너지는 주파수에 의한 에너지에 의하여 이루어 집니다. (2)어떤 물질은 원자핵과 그주위의 전자로 구성됩니다. 전자에서 Bohr의 불확정성 원리,광전효과,Bandgap이론등으로 물체에는 전자가 여기(exciting)될 수 있는 gap energy(eV)가 있습니다. gap energy가 크다는 것은 그만큼 전자를 exciting시키기 위하여서는 높은 에너지(많은 에너지가 아닙니다)가 필요하다는 것입니다. 앞서의 빛에너지에서 자외선은 파장이 짧아 에너지가 높으며,가시광선은 에너지가 낮습니다. 따라서 bandgap(eV)가 높은 결정체는 가시광선은 결정체내의 포텐셜 에너지 장벽에 의하여 반사되어 버리고(빛의 파동 및 입자가 장벽이라는 벽에 부딪혀 반사된다)에너지가 높은 자외선은 투과성이 높기 때문에 결정체는 투명하게 보입니다(즉,가시광의 반사가 많으면 투영도가 높음) 그러나 금속에서는 조금의 차이가 있는데,높은 에너지의 자외선이 금속 내의 자유전자를 exciting시켜서 광전효과를 일으키든가(태양전지 등) 자유전자의 활동을 활발히하여 운동에너지,열에너지로 변화시키든지 하므로 앞서와는 달리 자외선은 금속에 작용한 후 반사되고 가시광선이 흡수됩니다(광의 주파수짜름작용)따라서 금속은 금속고유의 광택성 색상을 나타냅니다. 질의하신 Bandgap energy가 크다는 것은 물체의 전도대 와 가전자대간의 금지대의 폭이 크다는 것입니다.이 폭이 크다는 것은 절연체에 가까우며 전자가 exciting되기위하여서는 높은 에너지가 필요하다는 것입니다. 많은 에너지와 높은에너지는 차이가 있습니다.에너지가 아무리 많아도 그 크기가 높지 않으면 에너지 벽(장벽 또는 포텐셜에너지 장벽)을 넘지 못합니다. 따라서 귀하가 찾아보신 bandgap energy가 큰 결정체의 투명도는 그 gap 의 에너지수치가 클수록 투명하게 되는 것입니다.또한 절연성도 높습니다.
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