O silício não é transparente à luz visível, mas é transparente à radiação infravermelha. Justifique

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão diz que o silício não é transparente à luz visível, mas é transparente à radiação infravermelha. Vamos resolver isso usando conceitos de física dos sólidos, especialmente sobre como a luz interage com os materiais. Precisamos entender sobre bandas de energia e como os fótons da luz são absorvidos ou passam pelo material.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre as bandas de energia em um sólido. Os elétrons em um material estão organizados em bandas de energia separadas por lacunas chamadas bandgap. Para que a luz seja absorvida pelo material, a energia dos fótons da luz precisa ser igual ou maior que a energia do bandgap do material.

Passo 3

O silício tem um bandgap de aproximadamente 1,1 eV. Isso significa que só fótons com energia igual ou maior que 1,1 eV podem ser absorvidos pelos elétrons do silício, fazendo com que eles saltem para a banda de condução.

Passo 4

Agora, vamos analisar a energia dos fótons na luz visível e na radiação infravermelha. A luz visível tem energias de fótons que geralmente estão acima de 1,65 eV (para luz violeta) e abaixo de 3,1 eV (para luz vermelha). Já a radiação infravermelha tem fótons com energias menores que aproximadamente 1,65 eV.

Passo 5

Como a energia dos fótons da luz visível pode ser igual ou maior que o bandgap do silício (1,1 eV), esses fótons são absorvidos pelo material, o que impede a passagem da luz visível, tornando o silício opaco para essa faixa de luz.

Passo 6

Por outro lado, os fótons da radiação infravermelha têm energias menores que o bandgap do silício. Como essas energias não são suficientes para promover os elétrons através do bandgap, esses fótons não são absorvidos e podem passar livremente pelo material, fazendo com que o silício seja transparente à radiação infravermelha.

Resposta

Então, o silício não é transparente à luz visível porque os fótons dessa faixa de energia têm energia suficiente para serem absorvidos pelos elétrons do material, enquanto a radiação infravermelha possui fótons com energia menor que o bandgap do silício, permitindo que ela passe sem ser absorvida.

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