Transmisión de la luz en cristal y fonones

[Saw]

Re: Transmisión de la luz en cristal y fonones

Es que normalmente es al revés. Si un fotón, en vez de ser reemitido se absorbe y excita un fonón, corresponde a un fotón que no se transmite (un material opaco... o al menos no "perfectamente" transparente). En definitiva, al poner a vibrar los átomos, lo que hace es calentar dicho material. Es algo que todos hemos visto, si ponemos al sol (que no es más que un gran emisor de fotones), se calienta.

Bueno, lo que he entendido es que caben las dos posibilidades: absorción (que se traduce en calor) y re-emisión. Que prospere la una o la otra depende de si la frecuencia del fotón es "admisible" por el material: si es admisible, se absorbe; si no, se re-emite. Esta "admisibilidad" (no sé si es el término adecuado) no viene condicionada por las características individuales del átomo, sino por el comportamiento colectivo de los átomos, agrupados en el cristal en "celdas", como me puntualizan debajo. A partir de aquí hay un conjunto de detalles (bandas, brecha de la banda...) que se me escapan. Pero la idea en sí me parece razonable.

La duda es sólo: si hay re-emisión, porque no se acepta la frecuencia del fotón, ¿en qué dirección? Yo creo que tendría que ser aleatoria (dispersión), como en la dispersión de Brillouin: el choque del fotón con ese modo colectivo de vibración que es el fonón se traduce en dirección aleatoria. Y si al final el haz de luz se las arregla para traspasar el material en línea recta, será porque interviene algún mecanismo compensatorio. Pero la idea, que me choca, es que no: que el fotón conserva su dirección, como en la emisión estimulada de fotones en un arma láser.

[Sartie]

Re: Transmisión de la luz en cristal y fonones

Me dicen que la interacción no es con átomos individuales sino con las células ("lattices") del cristal, que tienen unos modos de vibración que se llaman fonones. Si esto significa que sólo se transmiten (porque no se absorben) unas frecuencias distintas de las del átomo individual, lo entiendo. Pero es que me dicen más: la interacción fotón-fonón supone que el fotón se recibe por un lado de la célula y sale por el otro, "en la misma dirección". Me extraña, porque en la Univ. de Valencia hay un proyecto que se plantea como objetivo el de un láser de silicio que cree fotones a partir de fonones. Y lo que me dicen que pasa "naturalmente" en cualquier cristal se parece a esa proyecto hoy irrealizable.

lattice es celda, se refiere a la celda unidad del monocristal.
Yo no creo que el foton sea recibido por un sitio y enviado por otro. Lo que ocurre es que los planos de empaquetamiento maximo son los que determinan en que direccion la probabilidad de trasmision es mayor, mientras que en las otras direccion los fotones son rebotados de un plano a otro de modo que no escapan nunca del cristal. Asi lo entiendo yo

[pod]

Re: Transmisión de la luz en cristal y fonones

He oído una opinión sobre cómo se propaga la luz en materiales transparentes, que me sorprende.

La idea que yo tenía aprendida es que el fotón que no es absorbido por un átomo (debido a su frecuencia) es re-emitido con una breve demora y así sucesivamente (lo que explica que la luz viaje por el cristal más despacio que por el vacío). Esa emisión (salvo que fuera "estimulada": choque de un fotón con un átomo ya excitado) se produce en dirección arbitraria, lo que genera dispersión. A pesar de todo, el haz de luz pasa en línea recta a través del cristal, o bien porque no encuentra oposición, o bien porque las ondas que no tienen la dirección original interfieren destructivamente entre sí, con lo cual sólo "triunfa" la línea recta.

Me dicen que la interacción no es con átomos individuales sino con las células ("lattices") del cristal, que tienen unos modos de vibración que se llaman fonones. Si esto significa que sólo se transmiten (porque no se absorben) unas frecuencias distintas de las del átomo individual, lo entiendo. Pero es que me dicen más: la interacción fotón-fonón supone que el fotón se recibe por un lado de la célula y sale por el otro, "en la misma dirección". Me extraña, porque en la Univ. de Valencia hay un proyecto que se plantea como objetivo el de un láser de silicio que cree fotones a partir de fonones. Y lo que me dicen que pasa "naturalmente" en cualquier cristal se parece a esa proyecto hoy irrealizable.

En la "dispersión de Brillouin" hay interacción fotón-fonón, pero lo que pasa es que el fotón se dispersa, cambia de dirección. ¿Hay algo parecido a una "transmisión de Brillouin", sin cambio de dirección?

Es que normalmente es al revés. Si un fotón, en vez de ser reemitido se absorbe y excita un fonón, corresponde a un fotón que no se transmite (un material opaco... o al menos no "perfectamente" transparente). En definitiva, al poner a vibrar los átomos, lo que hace es calentar dicho material. Es algo que todos hemos visto, si ponemos al sol (que no es más que un gran emisor de fotones), se calienta.

Al parecer, por lo que dices, lo que intenta hacer ese grupo es justo lo contrario, que un fonón se convierta en un fotón.

[Saw]

He oído una opinión sobre cómo se propaga la luz en materiales transparentes, que me sorprende.

La idea que yo tenía aprendida es que el fotón que no es absorbido por un átomo (debido a su frecuencia) es re-emitido con una breve demora y así sucesivamente (lo que explica que la luz viaje por el cristal más despacio que por el vacío). Esa emisión (salvo que fuera "estimulada": choque de un fotón con un átomo ya excitado) se produce en dirección arbitraria, lo que genera dispersión. A pesar de todo, el haz de luz pasa en línea recta a través del cristal, o bien porque no encuentra oposición, o bien porque las ondas que no tienen la dirección original interfieren destructivamente entre sí, con lo cual sólo "triunfa" la línea recta.

Me dicen que la interacción no es con átomos individuales sino con las células ("lattices") del cristal, que tienen unos modos de vibración que se llaman fonones. Si esto significa que sólo se transmiten (porque no se absorben) unas frecuencias distintas de las del átomo individual, lo entiendo. Pero es que me dicen más: la interacción fotón-fonón supone que el fotón se recibe por un lado de la célula y sale por el otro, "en la misma dirección". Me extraña, porque en la Univ. de Valencia hay un proyecto que se plantea como objetivo el de un láser de silicio que cree fotones a partir de fonones. Y lo que me dicen que pasa "naturalmente" en cualquier cristal se parece a esa proyecto hoy irrealizable.

En la "dispersión de Brillouin" hay interacción fotón-fonón, pero lo que pasa es que el fotón se dispersa, cambia de dirección. ¿Hay algo parecido a una "transmisión de Brillouin", sin cambio de dirección?