TRANSFÍSICA, TERCEIRA QUANTIZAÇÃO E RELAT SDCTIE GRACEL em Propriedades óticas de materiais

O SCTIE GRACELI É ATEMPORAL, OU SEJA PODE SE ENCAIXAR EM QUALQUER PARTE DA FÍSICA, QUÍMICA E OUTROS, E INCLUSIVE ALGUNS ALGUMAS TEORIAS E FUNÇÕES QUE AINDA NÃO FORAM FORMULADAS.

QUANDO SE ADICIONA ALGUM TIPO DE ENERGIA EM UM SISTEMA SE MODIFICA TODO SISTEMA DE TRANSFORMAÇÕES, INTERAÇÕES, DINÂMICAS, POTENCIAIS, ESTADOS QUÂNTICOS, ESTADOS DIMENSIONAIS E FENOMÊNICOS TRANSICIONAIS DE GRACELI, E OUTROS, E CONFORME O SDCTIE GRACELI..

O ESTADO QUÂNTICO DE GRACELI É RELATIVO POR SER VARIÁVEL AO SISTEMA SDCTIE GRACELI, E É INDETERMINADO PORQUE EM CADA ESTRUTURA, ENERGIA, DIMENSÃO DE GRACELI, CATEGORIA GRACELI SE TEM INTENSIDADES E VARIAÇÕES ESPECÍFICAS, MESMO ESTANDO TODO DENTRO DE UM SISTEMA SÓ, CORPO, OU PARTÍCULA.

X

⇔ A FÍSICA DIMENSIONAL GRACELI PODE SER UM BRAÇO DA QUÂNTICA, OU MESMO SER UMA RELATIVIDADE FUNDAMENTADA NUMA TERCEIRA QUANTIZAÇÃO DO SDCTIE GRACELI.

ONDE SE VÊ O MUNDO FÍSICO NÃO APENAS POR QUANTUNS DE MATÉRIA, OU RELAÇÕES DE ONDAS E PARTÍCULAS, MAS NUM MUNDO TRANSCENDENTE E DE INTERAÇÕES E TRANSFORMAÇÕES CONFORME O SDCTIE GRACELI.

OU SEJA, O UNIVERSO DECADIMENSIONAL TRANSCENDENTE DE GRACELI, E NÃO APENAS DE QUANTUNS DE ENERGIAS, OU MESMO DE RELAÇÕES DE ONDAS PARTÍCULAS, OU DE INCERTEZAS.

EM QUE SE FUNDAMENTA EM :

TERCEIRA QUANTIZAÇÃO PELO SDCTIE GRACELI

TRANS-QUÂNTICA SDCTIE GRACELI, TRANSCENDENTE, RELATIVISTA SDCTIE GRACELI, E TRANS-INDETERMINADA.

FUNDAMENTA-SE EM QUE TODA FORMA DE REALIDADE SE ENCONTRA EM TRANSFORMAÇÕES, INTERAÇÕES, TRANSIÇÕES DE ESTADOS [ESTADOS DE GRACELI], ENERGIAS E FENÔMENOS DENTRO DE UM SISTEMA DE DEZ OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI, E CATEGORIAS DE GRACELI.

FUNÇÃO GERAL GRACELI DA TRANS- INDETERMINALIDADE PELO SDCTIE GRACELI

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS =

TRANSFORMAÇÕES ⇔ INTERAÇÕES ⇔ TUNELAMENTO ⇔ EMARANHAMENTO ⇔ CONDUTIVIDADE ⇔ DIFRAÇÕES ⇔ estrutura eletrônica, spin, radioatividade, ABSORÇÕES E EMISSÕES INTERNA ⇔ Δ de temperatura e dinâmicas, transições de estados quântico Δ ENERGIAS, ⇔ Δ MASSA , ⇔ Δ CAMADAS ORBITAIS , ⇔ Δ FENÔMENOS , ⇔ Δ DINÂMICAS, ⇔ Δ VALÊNCIAS, ⇔ Δ BANDAS, Δ entropia e de entalpia, E OUTROS.

\left(\alpha _{0}mc^{2}+\sum _{{j=1}}^{3}\alpha _{j}p_{j}\,c\right)\psi ({\mathbf {x}},t)=i\hbar {\frac {\partial \psi }{\partial t}}({\mathbf {x}},t)

[EQUAÇÃO DE DIRAC].

\Delta U={\frac {3}{2}}nR(T_{f}-T_{i})

+ FUNÇÃO TÉRMICA.

N=N_{{o}}.e^{{-\lambda .t}}

+ FUNÇÃO DE RADIOATIVIDADE

T=e^{-2bL}

b={\sqrt {\frac {8\pi ^{2}m(Ub-E)}{h^{2}}}}

\Delta S=S_{2}-S_{1}=\int _{1}^{2}{\frac {\delta Q}{T}}

+ ENTROPIA REVERSÍVEL

\sigma =q(n\mu _{n}+p\mu _{p})[\Omega .cm]^{{-1}}

FUNÇÃO DE CONDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA

E_{p}={\sqrt {{\frac {\hbar c^{5}}{G}}}}\approx

ENERGIA DE PLANCK

$V [R] [MA] = Δ e, M, Δ f, Δ E, Δ t, Δ i, Δ T, Δ C, Δ E, Δ A, Δ D, Δ M......$

ΤDCG

X

Δe, ΔM, Δf, ΔE, Δt, Δi, ΔT, ΔC, ΔE,ΔA, ΔD, ΔM...... =
x
sistema de dez dimensões de Graceli +
DIMENSÕES EXTRAS DO SISTEMA DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI.[como, spins, posicionamento, afastamento, ESTRUTURA ELETRÔNICA, e outras já relacionadas]..
DIMENSÕES DE FASES DE ESTADOS DE TRANSIÇÕES DE GRACELI.
x

sistema de transições de estados, e estados de Graceli, fluxos aleatórios quântico, potencial entrópico e de entalpia. [estados de transições de fases de estados de estruturas, quântico, fenomênico, de energias, e dimensional [sistema de estados de Graceli].

x

número atômico, estrutura eletrônica, níveis de energia

[comprimento de onda (λ).

\Delta \mathrm {E} =hf=hc/\lambda

onde c, velocidade da luz, é igual a

f\lambda

TEMPO ESPECÍFICO E FENOMÊNICO DE GRACELI.
X
CATEGORIAS DE GRACELI
T l   T l    E l      Fl        dfG l

N l   El             tf l

P l   Ml           tfefel

Ta l   Rl

         Ll

D

Nos últimos anos, a busca por novos dispositivos eletro-oticos tem impulsionado o desenvolvimento de materiais com propriedades óticas diferenciadas. A partir disso, novos materiais tem sido investigados e desenvolvidos, vislumbrando aplicações tecnológicas, como os LEDs orgânicos (OLEDs), lasers, diodos, etc. A natureza destes materiais é um fator determinante para explicar os diversos fenômenos óticos observados na natureza.

Propriedades macroscópicas[editar | editar código-fonte]

A partir de um pequeno número de fenômenos óticos gerais, é possível descrever um número significativo de processos óticos. São observados alguns fenômenos quando a luz interage com o meio. Estes fenômenos óticos discutidos podem ser quantificados por parâmetros que determinam as propriedades macroscópicas.

Absorção é um fenômeno ótico relacionado com a diminuição da energia da luz ao atravessar um determinado meio. Neste processo, um feixe de luz é atenuado ao longo da sua direção de propagação, sendo transmitida apenas a parcela de luz que não foi absorvida pelo material. August Beer (1852) estudou a relação entre a luz transmitida por um meio material e a concentração deste meio, concluindo que a intensidade da luz de um feixe monocromático diminui exponencialmente com o aumento da concentração do meio. Lambert (1760) concluiu que, em um meio homogêneo, a luz é absorvida e sua intensidade diminui exponencialmente com a espessura do meio. A absorção em um meio ótico é quantificada pelo coeficiente de absorção α e definida pela fração de luz absorvida por unidade de comprimento do meio. A intensidade de um feixe que se propaga um uma dimensão l é dada pela lei de Beer-Lambert, também conhecida como Lei de Beer-Lambert-Bouger

I_{1}=I_{0}e^{-\alpha l}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde

$I_{1}$ – intensidade da luz transmitida

$I_{0}$ – intensidade da luz incidente.

$\alpha$ – coeficiente de absorção

$l$ – espessura do meio

Refração de um feixe luminoso na interface entre dois meios 1 e 2, onde n₂ > n₁.

Refração é um fenômeno que se caracteriza pela mudança da velocidade da luz e na sua direção de propagação (com exceção se a incidência for perpendicular) ao passar de um meio material para outro. A mudança de velocidade e direção de propagação da luz em um meio isotrópico é descrita por um parâmetro macroscópico chamado índice de refração.

$n=c/v$

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde c é a velocidade da luz no vácuo e v é a velocidade da luz no meio considerado. Quando a luz se propaga entre os meios homogêneos e transparentes 1 e 2 com índice de refração n₁ e n₂, ao cruzar a superfície de separação entre os meios, a direção de propagação do feixe luminoso muda de acordo com a lei com a Lei da refração, conhecida também como Lei de Snell

n_{1}.sen\theta _{1}=n_{2}.sen\theta _{2}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde

$n_{1}$ - índice de refração no meio 1

$n_{2}$ - índice de refração no meio 2

$\theta _{1}$ - ângulo de incidência

$\theta _{2}$ - ângulo de refração

Luminescência é um nome geral dado a um processo de emissão espontânea da luz por átomos excitados em materiais. A promoção da excitação atômica pode se dá através de um processo de absorção da luz. A luminescência é um fenômeno de difícil descrição por parâmetros macroscópicos clássicos, pois é um processo essencialmente quântico.

Espalhamento consiste em uma mudança de direção e/ou de freqüência da luz ao interagir com o meio ótico. No espalhamento elástico, a freqüência da luz não se altera, enquanto que, o contrário ocorre no caso de espalhamentos inelásticos. O espalhamento causa atenuação do feixe de luz em uma maneira análoga a absorção. A intensidade diminui exponencialmente de acordo com a relação

I(x)=I_{0}e^{-N\sigma _{s}x}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

N é o número de centros espalhadores por unidade de volume

\sigma _{s}

é a seção de choque de espalhamento o centro espalhador.

Esta relação é idêntica à lei de Beer-Lambert, onde

\alpha =N\sigma _{s}

. O espalhamento está relacionado com variações no índice de refração do meio em uma escala de comprimento e no comprimento de onda da luz. Isto poderia ser causado pela presença de impurezas, defeitos ou inomogeneidades.

Absorção interbanda[editar | editar código-fonte]

Materiais semicondutores e isolantes possuem uma borda de absorção nas regiões espectrais do infra-vermelho, do visível e do ultravioleta. Esta borda de absorção é originada de transições dos elétrons que compõe o sólido. Quando o material é irradiado, o elétron da banda de valência absorve energia e pode ser promovido para a banda de condução. Esse processo é conhecido como absorção interbanda.

Transições interbandas[editar | editar código-fonte]

Os níveis de energia de átomos isolados consistem em uma série de estados com energias discretas. Transições óticas entre essas bandas só ocorrerão se forem satisfeitas as regras de seleção. Em um processo de transição ótica, o elétron salta de uma banda de menor energia para outra banda com maior energia pela absorção de fóton. Este tipo de transição é observado em semicondutores, onde um fóton excita um elétron da banda valência (menor energia) preenchida para uma banda de condução (maior energia) vazia.

Absorção ótica interbanda entre um estado inicial de energia E₁ em uma banda inferior ocupada para uma banda superior vazia E₂. A diferença de energia entre as bandas é o hiato de energia E_g.

Aplicando a lei da conservação da energia para a transição interbanda

E_{f}=E_{i}+hf

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde

E_i é a energia do elétron na banda inferior

E_f é a energia do estado final na banda superior hf é a energia do fóton incidente.

As transições interbandas serão possíveis somente se hf > E_g. Ao ser excitado, o elétron deixa o estado inicial E_i na banda mais baixa ocupada, criando um buraco neste estado. Desta forma, o processo de absorção cria um par elétron-buraco nos estados final e inicial, respectivamente.

Em materiais com hiato de energia direto, o mínimo da banda de condução está alinha com o máximo da banda de valência, portanto, a transição interbanda ocorre de forma direta. No caso dos materiais com hiato de energia indireto, o mínimo da banda de condução está deslocado em relação ao máximo da banda de valência.

Em sólidos com hiato de energia indireto, a transição interbanda ocorre com a assistência de um fônon, que é emitido ou absorvido, ao contrário das transições diretas, onde apenas o fóton participa do processo. O GaAs é um exemplo padrão de transições interbandas diretas. Ele também é um importante material para aplicações optoeletrônicas. A fim de compreender as transições interbandas diretas, é possível utilizar um modelo simplificado de quatro bandas. As quatro bandas têm dispersões parabólicas. A curvatura positiva da banda de condução indica que ela corresponde a uma banda de elétron enquanto que a curvatura negativa das bandas de valência corresponde a estados de buracos. Duas bandas dos buracos são degeneradas próximo ao topo. Estes são conhecidos como as bandas de buracos pesados e buracos leves, onde a banda do buraco pesado possui menor curvatura. A terceira banda, que está desviada para uma posição de menor energia, é conhecida como banda de buracos split-off.

Absorção ótica sob a influência de campos elétrico ou magnético[editar | editar código-fonte]

A absorção ótica de um material semicondutor é alterada mediante a aplicação de um campo elétrico. Este efeito é conhecido como Franz-Keldysh. As constantes óticas e o índice do material são moduladas através da aplicação de um campo elétrico. O campo pode ser variado com dependência linear ou quadrática, produzindo um efeito eletro-ótico. Considerando a absorção em um campo magnético, a aplicação de um intenso campo com uma densidade de fluxo B induz os elétrons do material a realizarem movimento circular em torno do campo, com freqüência igual à freqüência cíclotron segundo a relação

\omega _{c}=eB/m_{0}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde

e - carga do elétron

m₀ - massa

Do ponto de vista quântico, as órbitas e energias dos elétrons têm valores quantizados e são dados por

E_{n}=(n+1/2)\hbar \omega _{c}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

para n = 0, 1, 2... .Estes níveis quantizados de energia são chamados de níveis de Landau. Em semicondutores sob a presença de um forte campo magnético na direção z, o movimento dos elétrons na banda de condução e dos buracos na banda de valência será quantizado no plano xy, porem, livres na direção z.

Medida do espectro de absorção[editar | editar código-fonte]

Diagrama esquemático de uma medida de espectro de absorção.

O coeficiente de absorção de um material é geralmente determinado pela medida da transmissão de uma amostra. A luz de uma fonte de luz branca de baixa intensidade atravessa a amostra, e o espectro da luz transmitida é obtido. O coeficiente de transmissão é determinado pelo cálculo da razão da luz incidente no detector com ou sem a amostra presente. O coeficiente de absorção é então calculado a transmissão após medir as refletividades em um experimento separado.

Em comprimentos de onda mais longos o espectrógrafo e o detector devem ser substituídos por um escâner monocromático com um apropriado detector de infra-vermelho. Para comprimentos de onda além de cinco micrometros, é comum usar espectrômetros de Transformada de Fourier para medidas de absorção. Cabe ressaltar que, em alguns materiais, a absorção é tão intensa que se torna impraticável usar medidas de transmissão para obter o coeficiente de absorção. No silício, por exemplo, o coeficiente de absorção excede 10⁸ m^(-1) em alguns comprimentos de onda, o qual estaria menos de 0.01%. Neste caso, a absorção é calculada a partir da parte imaginária do índice de refração complexo.

Éxcitons[editar | editar código-fonte]

Em materiais isolantes ou semicondutores, a absorção de um fóton com energia maior que o hiato de energia (diferença de energia entre a banda de condução e a banda de valência) do material, promove a transição do elétron da banda de valência para a banda de condução. Desta forma, essa transição cria um elétron na banda de condução e uma lacuna, com carga oposta à carga do elétron na banda de valência, conhecido por buraco. Esse par elétron-buraco é uma quasipartícula, no qual há uma interação coulombiana mútua entre essas partículas. Essa quasipartícula é chamada de éxciton. De maneira mais simples, o éxciton pode ser concebido como um pequeno sistema hidrogenóide, similar a um átomo positrônico, com o elétron e o buraco em uma órbita estável em torno um do outro.

Existem dois tipos básicos, observados em materiais cristalinos:

Éxcitons livres (éxcitons de Wannier-Mott)[editar | editar código-fonte]

São principalmente observados em semicondutores. Em um éxciton livre, a separação media entre os elétrons e buracos é muito maior que valor médio do espaçamento atômico. Sendo assim, o éxciton livre é definido, de uma maneira simples, como um par elétron-buraco fracamente ligado. Na descrição dos éxcitons livres, tem sido utilizado o modelo de Bohr.

Éxcitons fortemente ligados (éxcitons de Frenkel)[editar | editar código-fonte]

são encontrados em cristais isolantes e cristais moleculares. Quando o raio do éxciton se torna comparável ao espaçamento interatômico, o modelo de éxciton livre deixa de ser válido. Essa característica é observada em materiais com pequenas constantes dielétricas, mas com alto valor da massa efetiva. Éxcitons de Frenkel têm raios muito pequenos e energias de ligação significativamente grandes, com valores típicos de 0.1 eV a vários eV, sendo geralmente estáveis a temperatura ambiente. Efeitos excitônicos em polímeros conjugados, como o polidiacetileno, têm gerado importantes produtos tecnológicos nos últimos anos, seguindo o desenvolvimento de diodos orgânicos para uso em tecnologia de display.

Luminescência[editar | editar código-fonte]

Átomos podem emitir luz de forma espontânea quando decaem de estados excitados para níveis de energia mais baixos. Nos materiais sólidos, o processo de emissão espontânea de luz é chamado de luminescência. Quando o decaimento do elétron ocorre da banda de condução para a banda de valência, a luminescência é dita interbanda. Luminescência pode ocorrer através de diversos mecanismos, sendo os principais:

Fotoluminescência: a re-emissão de luz após absorção de um fóton de alta energia.

Eletroluminescência: a emissão de luz causada pela aplicação de uma corrente elétrica através do material.

Fotoluminescência[editar | editar código-fonte]

A fotoluminescência ocorre em semicondutores de hiato de energia direto, a re-emissão de luz se dá através de uma luminescência interabanda, onde o elétron decai da banda de condução para a banda de valência, quando o semicondutor é excitado por um fóton com energia maior que a energia do hiato de energia E_g.

Uma fonte de excitação emite fótons que promovem os elétrons da banda de valência, que acabam deixando buracos na banda de condução. Para isso ocorrer, a energia dos fótons emitidos deve ser maior que a energia do hiato de energia do material. Neste processo, inicialmente, os elétrons são promovidos para estados mais altos na banda de condução, permanecendo por pouco tempo nestes estados. A energia desses elétrons diminui devido à emissão de fônons dentro da banda. A partir disso, observam-se transições que ocorrem dentro da banda do tipo cascata.

Eletroluminescência[editar | editar código-fonte]

Eletroluminescência é um processo pelo qual a luminescência é gerada enquanto uma corrente elétrica flui através de um dispositivo optoeletrônico. Existem dois principais tipos de dispositivos:

1-Diodos de emissão de luz (LEDs)

2-Lasers de semicondutores.

Diodos emissores de luz[editar | editar código-fonte]

As regiões em p e n em um LED são altamente dopadas para produzir distribuições degeneradas de buracos na região p e elétrons na região n. No equilíbrio térmico, com tensão nula aplicada sobe o dispositivo, a energia de Fermi deve ser a mesma em todos os pontos do dispositivo. As bandas se alinham com as energias de Fermi das regiões p e n na mesma energia. Na junção, forma-se uma região de depleção, onde não há presença de elétrons e buracos. Nestas condições, não há emissão de luz porque não há população significante de elétrons e buracos dentro do dispositivo.

Quando uma tensão de V₀~E_g/e é aplicada sobre o dispositivo para produzir uma corrente promove desvios nos níveis de Fermi. A região de depleção diminui, permitindo a difusão dos elétrons das regiões n para regiões p e vice-versa e criando uma região na junção onde elétrons e buracos estão presentes. Os elétrons recombinam com os buracos, emitindo fótons de energia E_g por luminescência interbanda. Os elétrons e buracos o qual se recombinam são reabastecidos pela corrente que flui através do dispositivo do circuito externo.

. Diagrama de bandas de um diodo. A linha pontilhada indica a posição do nível de Fermi nas regiões p e n. A região de depleção diminui, permitindo a presença de elétrons e buracos na junção.

Lasers de semicondutores[editar | editar código-fonte]

Lasers de semicondutores, apesar da dificuldade de fabricação, o desempenho desses dispositivos são superiores aos LEDs, portanto, é empregado em aplicações de maior necessidade de eficiência. Os principais materiais utilizados para fabricação são baseados em GaAs (Arseneto de Gálio), operando em regiões espectrais do infravermelho e infravermelho próximo. Uma novidade tecnológica recente são os lasers azuis, fabricado com materiais baseados em nitrato. A palavra laser vem de Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Isso quer dizer que os lasers são dispositivos baseados em emissão estimulada da luz. Na emissão estimulada, há um aumento do número de fótons quando a luz interage com os átomos do meio, ou seja, este processo causa amplificação do feixe luminoso, ao contrário da absorção, onde o há diminuição dos fótons.

Considerando esquematicamente um laser em equilíbrio térmico, a população do nível de energia menor N₁ é maior que a população do nível de maior energia N₂, ou seja, N₁ > N₂. Isso significa que a taxa de absorção excede a taxa de emissão estimulada resultando em uma atenuação do feixe. Modelando o dispositivo de tal forma que a população de maior energia N₂ seja maior que a população de menor energia N₁, a taxa de emissão estimulada da luz seria superior à taxa de absorção e, portanto, o feixe seria amplificado. Esta condição se chama inversão de população, pois neste caso N₂ > N₁. Um típico arranjo para um laser de diodo é formado apenas por um chip semicondutor. As refletividades das superfícies nas extremidades do cristal têm rendimento de aproximadamente 30%, considerado que, a refletividade em uma das extremidades deve ser muito superior a segunda extremidade.

A luz emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente estreita. A cor, portanto, depende do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é fabricado. O LED que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações infravermelhas. Dopando-se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou amarela. Hoje em dia, com o uso de outros materiais, consegue-se fabricar leds que emitem luz azul, violeta e até ultravioleta. Existem também os leds brancos, mas esses são geralmente leds emissores de cor azul, revestidos com uma camada de fósforo do mesmo tipo usado nas lâmpadas fluorescentes, que absorve a luz azul e emite a luz branca. Com o barateamento do preço, seu alto rendimento e sua grande durabilidade, esses leds tornam-se ótimos substitutos para as lâmpadas comuns, e devem substituí-las a médio ou longo prazo. Existem também os leds brancos chamados RGB (mais caros), e que são formados por três "chips", um vermelho (R de red), um verde (G de green) e um azul (B de blue). Uma variação dos LEDs RGB são LEDs com um microcontrolador integrado, o que permite que se obtenha um verdadeiro show de luzes utilizando apenas um LED.

Encontra-se o aspecto físico de alguns LEDs e o seu símbolo elétrico.

Em geral, os LEDs operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3 V, sendo compatíveis com os circuitos de estado sólido. É interessante notar que a tensão é dependente do comprimento da onda emitida. Assim, os leds infravermelhos geralmente funcionam com menos de 1,5V, os vermelhos com 1,7V, os amarelos com 1,7V ou 2.0V, os verdes entre 2.0V e 3.0V, enquanto os leds azuis, violeta e ultravioleta geralmente precisam de mais de 3V. A potência necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000 ou mais horas.

Lanterna baseada em LEDs de alto brilho com baixo consumo de energia.

Como o LED é um dispositivo de junção P-N, sua característica de polarização direta é semelhante à de um diodo semicondutor.

Sendo polarizado, a maioria dos fabricantes adota um "código" de identificação para a determinação externa dos terminais A (ânodo) e K (cátodo) dos LEDs.

Nos LEDs redondos, duas codificações são comuns: identifica-se o terminal K como sendo aquele junto a um pequeno chanfro na lateral da base circular do seu invólucro ("corpo"), ou por ser o terminal mais curto dos dois. Existem fabricantes que adotam simultaneamente as duas formas de identificação.

Nos LEDs retangulares, alguns fabricantes marcam o terminal K com um pequeno "alargamento" do terminal junto à base do componente, ou então deixam esse terminal mais curto.

Mas, pode acontecer do componente não trazer qualquer referência externa de identificação dos terminais. Nesse caso, se o invólucro for semi-transparente, pode-se identificar o cátodo (K) como sendo o terminal que contém o eletrodo interno mais largo do que o eletrodo do outro terminal (anodo). Além de mais largo, às vezes o cátodo é mais baixo do que o anodo.

Os diodos emissores de luz são empregados também na construção dos displays alfa-numéricos.

Há também LEDs bi-colores, que são constituídos por duas junções de materiais diferentes em um mesmo invólucro, de modo que uma inversão na polarização muda a cor da luz emitida de verde para vermelho, e vice-versa. Existem ainda LEDs bicolores com três terminais, sendo um para acionar a junção dopada com material para produzir luz verde, outro para acionar a junção dopada com material para gerar a luz vermelha, e o terceiro comum às duas junções. O terminal comum pode corresponder à interligação dos anodos das junções (LEDs bicolores em ánodo comum) ou dos seus cátodos (LEDs bi-colores em cátodo comum).

Embora normalmente seja tratado por LED bicolor (vermelho+verde), esse tipo de LED é na realidade um "tricolor", já que além das duas cores independentes, cada qual gerada em uma junção, essas duas junções podem ser simultaneamente polarizadas, resultando na emissão de luz alaranjada.

Geralmente, os LEDs são utilizados em substituição às lâmpadas de sinalização ou lâmpadas pilotos nos painéis dos instrumentos e aparelhos diversos. Para fixação nesses painéis, é comum o uso de suportes plásticos com rosca.

Como o diodo, o LED não pode receber tensão diretamente entre seus terminais, uma vez que a corrente deve ser limitada para que a junção não seja danificada. Assim, o uso de um resistor limitador em série com o LED é comum nos circuitos que o utilizam. Para calcular o valor do resistor usa-se a seguinte fórmula: R = (Vfonte-VLED)/ILED, onde Vfonte é a tensão disponível, VLED é a tensão correta para o LED em questão e ILED é a corrente que ele pode suportar com segurança.

Tipicamente, os LEDs grandes (de aproximadamente 5 mm de diâmetro, quando redondos) trabalham com correntes da ordem de 12 a 30 mA e os pequenos (com aproximadamente 3 mm de diâmetro) operam com a metade desse valor.

Assim:

Adotamos I1 = 15 mA e I2 = 8 mA, Vfonte = 12 V, VLED = 2 V:

R1 = (12 - 2)/0,015 = 10/0,015 = 680*

R2 = (12 - 2)/0,008 = 10/0,008 = 1K2*

Aproximamos os resultados para os valores comerciais mais próximos.

Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se danificá-los com apenas 5 V de tensão nesse sentido. Por isso, quando alimentado por tensão C.A., o LED costuma ser acompanhado de um diodo retificador em antiparalelo (polaridade invertida em relação ao LED), com a finalidade de conduzir os semi-ciclos nos quais ele - o LED - fica no corte, limitando essa tensão reversa em torno de 0,7V (tensão direta máxima do diodo), um valor suficientemente baixo para que sua junção não se danifique. Pode-se adotar também uma ligação em série entre o diodo de proteção e o LED.

A energia eletrostática que os portadores de carga perdem na passagem da interface entre os dois semicondutores é transformada em luz. Essa energia corresponde à diferença entre dois níveis de energia no semicondutor, e tem um valor específico próprio dos semicondutores usados no LED.

A energia que transporta cada fotão é dada pela equação ,

U=hf

.^[5]

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

Consequentemente, os fotões emitidos no LED terão todos aproximadamente a mesma frequência, igual à diferença entre os níveis de energia dos eletrões nos dois elétrodos do LED, dividida pela constante de Planck; isso implica que a luz do LED é monocromática. Assim, a cor da luz emitida pelo LED dependerá do semicondutor usado. A tabela abaixo mostra as cores próprias de alguns semicondutores.

Cores associadas a alguns semicondutores usados atualmente.

Quando circula corrente pelo LED, cada carga de condução que atravessa a interface no LED perde uma energia correspondente à energia de um fotão. Assim, a curva caraterística do LED será semelhante à caraterística de um receptor, com ordenada na origem positiva, e declive constante positivo (figura abaixo).^[5]

Caraterística tensão-corrente de um LED.

A força contra-eletromotriz do LED,

\varepsilon '

(ordenada na origem da caraterística tensão-corrente), é a energia, por unidade de carga, que as cargas de condução perdem na passagem pelo LED e que é convertida em luz.^[5]

Assim, a energia que cada eletrão perde quando atravessa a interface entre os dois semicondutores é igual a:

e\,\varepsilon '

. ^[5]

Essa energia é a energia do fotão que será emitido:

e\,\varepsilon '=h\,f={\frac {h\,c}{\lambda }}

x

FUNÇÃO FUNDAMENTAL E GERAL DO SISTEMA [SDCTIE GRACELI] DE INTERAÇÕES, TRANSFORMAÇÕES EM CADEIAS, DECADIMENSIONAL E CATEGORIAL GRACELI. E DE ESTADOS TRANSICIONAIS

onde

c

é a velocidade da luz e

\lambda

o comprimento de onda da luz emitida.

Resolvendo para

h

na equação acima obtemos:

h={\frac {e\,\varepsilon '\,\lambda }{c}}

x

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Essa equação é útil para medir experimentalmente o valor da constante de Planck, a partir da caraterística tensão-corrente de um LED usando, por exemplo, a montagem experimental apresentada na figura abaixo:^[5]

Photothermal optical microscopy / "photothermal single particle microscopy" is a technique that is based on detection of non-fluorescent labels. It relies on absorption properties of labels (gold nanoparticles, semiconductor nanocrystals, etc.), and can be realized on a conventional microscope using a resonant modulated heating beam, non-resonant probe beam and lock-in detection of photothermal signals from a single nanoparticle. It is the extension of the macroscopic photothermal spectroscopy to the nanoscopic domain. The high sensitivity and selectivity of photothermal microscopy allows even the detection of single molecules by their absorption. Similar to Fluorescence Correlation Spectroscopy (FCS), the photothermal signal may be recorded with respect to time to study the diffusion and advection characteristics of absorbing nanoparticles in a solution. This technique is called photothermal correlation spectroscopy (PhoCS).

Forward detection scheme[edit]

In this detection scheme a conventional scanning sample or laser-scanning transmission microscope is employed. Both, the heating and the probing laser beam are coaxially aligned and superimposed using a dichroic mirror. Both beams are focused onto a sample, typically via a high-NA illumination microscope objective, and recollected using a detection microscope objective. The thereby collimated transmitted beam is then imaged onto a photodiode after filtering out the heating beam. The photothermal signal is then the change

\Delta

in the transmitted probe beam power

P_d

due to the heating laser. To increase the signal-to-noise ratio a lock-in technique may be used. To this end, the heating laser beam is modulated at a high frequency of the order of MHz and the detected probe beam power is then demodulated on the same frequency. For quantitative measurements, the photothermal signal may be normalized to the background detected power

P_{{d,0}}

(which is typically much larger than the change

\Delta P_{d}

), thereby defining the relative photothermal signal

\Phi

\Phi ={\frac {\Delta P_{d}}{P_{{d,0}}}}={\frac {P_{d}\left({\text{heating beam on}}\right)-P_{d}\left({\text{heating beam off}}\right)}{P_{d}\left({\text{background, no particle}}\right)}}

x

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Detection mechanism[edit]

The physical basis for the photothermal signal in the transmission detection scheme is the lensing action of the refractive index profile that is created upon the absorption of the heating laser power by the nanoparticle. The signal is homodyne in the sense that a steady state difference signal accounts for the mechanism and the forward scattered field's self-interference with the transmitted beam corresponds to an energy redistribution as expected for a simple lens. The lens is a Gadient Refractive INdex (GRIN) particle determined by the 1/r refractive index profile established due to the point-source temperature profile around the nanoparticle. For a nanoparticle of radius

R

embedded in a homogeneous medium of refractive index

n_{0}

with a thermorefractive coefficient

{\mathrm {d}}n/{\mathrm {d}}T

the refractive index profile reads:

n\left({\mathbf {r}}\right)=n_{0}+{\frac {{\mathrm {d}}n}{{\mathrm {d}}T}}\Delta T\left({\mathbf {r}}\right)=n_{0}+\Delta n{\frac {R}{r}}

x

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in which the contrast of the thermal lens is determined by the nanoparticle absorption cross-section

\sigma _{{{\rm {abs}}}}

at the heating beam wavelength, the heating beam intensity

I_h

at the point of the particle and the embedding medium's thermal conductivity

\kappa

via

\Delta n=\left({\mathrm {d}}n/{\mathrm {d}}T\right)\sigma _{{{\rm {abs}}}}I_{h}/4\pi \kappa R

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Although the signal can be well-explained in a scattering framework, the most intuitive description can be found by an intuitive analogy to the Coulomb scattering of wave packets in particle physics.

domingo, 31 de maio de 2020

TRANS-QUÂNTICA SDCTIE GRACELI, TRANSCENDENTE, RELATIVISTA SDCTIE GRACELI, E TRANS-INDETERMINADA.

FUNDAMENTA-SE EM QUE TODA FORMA DE REALIDADE SE ENCONTRA EM TRANSFORMAÇÕES, INTERAÇÕES, TRANSIÇÕES DE ESTADOS [ESTADOS DE GRACELI], ENERGIAS E FENÔMENOS DENTRO DE UM SISTEMA DE DEZ OU MAIS DIMENSÕES DE GRACELI, E CATEGORIAS DE GRACELI.

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Propriedades macroscópicas[editar | editar código-fonte]

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Absorção interbanda[editar | editar código-fonte]

Transições interbandas[editar | editar código-fonte]

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Absorção ótica sob a influência de campos elétrico ou magnético[editar | editar código-fonte]

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Medida do espectro de absorção[editar | editar código-fonte]

Éxcitons[editar | editar código-fonte]

Éxcitons livres (éxcitons de Wannier-Mott)[editar | editar código-fonte]

Éxcitons fortemente ligados (éxcitons de Frenkel)[editar | editar código-fonte]

Luminescência[editar | editar código-fonte]

Fotoluminescência[editar | editar código-fonte]

Eletroluminescência[editar | editar código-fonte]

Diodos emissores de luz[editar | editar código-fonte]

Lasers de semicondutores[editar | editar código-fonte]

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Forward detection scheme[edit]

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Detection mechanism[edit]

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