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sartre
第12楼2010/07/19
一言以蔽之，盖能级之跃迁
tutm(tutm) 发表:因为有关课题工作，与几位同学讨论有色材料测试问题，看了一些资料。在一本美国光学学会几年前再版的经典书《The Science of Color》上看到有关物体颜色产生机理的阐述，内容很多，这里就不具体说了。虽然有些也看不太明白，但是其中颜色产生机理的分类和举例写得不错，应当属于专业性的普及知识。
很多人都在用分光光度计对各种物质进行定量或定性分析，这种分析的基础之一就是物体在一定条件下会呈现“颜色”（紫外区的我们人类的肉眼还不能直接观察到）。其中有些颜色产生的原因也许大家都已知道，但国内可能还没有系统地整理综合过。这儿编译整理了一些老外写的分类，通过这些分类也可以看看我们使用的分光光度法测试占据的领域有哪几种，再考虑分光这个经典技术还能向什么方向发展，也许这样的综合分类能帮助我们拓展思路，扩大想象空间。以下颜色产生的物理和化学机理都是指物质本身的客观因素，并不包括生理和心理因素。
颜色产生的机理：
颜色产生的机理可分为5大类（组）、15种，“从根本上说，这些机理都是光与物质中电子相互作用产生颜色的”（这也许是一种广义的观点，原文是这样的：
In essentially all of these 15 mechanisms it is the interaction of light with the electrons in matter that produces color.）
第一组、（电子、原子和分子）振动和自然激发/Vibrations and simple excitations
1. 炽热/Incandescence
例如：灼热的物体，太阳，火焰，白炽灯，碳弧灯，舞台聚光灯（大概是指碳弧灯中的一种），部分烟火火花。
2. 气体激发/Gas excitations
气体放电灯，霓虹灯，电晕放电，北极光，闪电，部分激光（可能指气体激光器）。
3. 振动和旋转/Vibrations and rotations
蓝色海水和蓝冰（指冰川吧），碘（蒸汽），溴（水），氯气，蓝色气体火焰。
Fig.7.9中，试管里紫红色的是碘蒸气
第二组、配位体效应的（电子）跃迁/Transitions involving ligand field effects
4. 过渡金属化合物/Transition metal compounds
例如：绿松石，孔雀石，铬绿，菱锰矿，大青颜料（一种蓝色颜料），铜绿，部分荧光素、磷光物质和激光。
5. 过渡金属杂质/Transition metal impurities
红宝石，祖母绿，紫翠玉，黄水晶，赤铁矿，部分绿玉，部分有色玻璃、荧光素、磷光物质。
下图（Fig.7.10）是铬元素产生的颜色，上排自左起分别为紫翠玉、绿宝石、红宝石，中排为碳酸铬、氯化铬、氧化铬，这6个都是3价铬，属配位体效应产生颜色。下排是重铬酸铵、铬酸钾，它们是6价铬，属下面第7种电荷转移机理产生颜色的。
第三组、分子轨道跃迁/Transition between molecular orbitals
6. 有机化合物/Organic compounds
部分染料、生物着色剂、荧光素、磷光物质和激光。
下图（Fig.7.20）是四种荧光棒，属分子轨道效应产生颜色
7. 电荷转移/Charge transfer
蓝宝石，磁铁矿，天青石，群青，铬酸盐，彩砂，普鲁士蓝
