科普：寶石材質對光子共振效果有影響嗎？愛因你測試不

愛因你設計了一個直觀實驗：利用一束穩定的白光（包含所有可見光波長）分別照射幾種典型寶石薄片，并分析其透射或反射光譜（即光的“指紋”）。

*紅寶石：光譜中綠光和黃光區域出現明顯吸收帶。這是因為紅寶石中的鉻離子(Cr3?)具有特定的電子能級差。當入射光子的能量恰好匹配這個能級差時，光子被強烈吸收（共振吸收），促使電子躍遷，最終未被吸收的紅色光反射出來，賦予寶石熾熱的紅色。

*藍寶石(Al?O?:Fe2?/Ti??)：實驗顯示光譜中紅光區域被顯著吸收。藍寶石中的鐵-鈦離子對形成了特定的電子躍遷路徑，其共振吸收點位于紅光波段，導致藍光成為主要的反射光。

*鉆石：純凈鉆石展現出幾乎連續平坦的透射光譜，在可見光范圍內吸收極微弱。其碳原子通過強共價鍵形成高度對稱的晶體結構，電子躍遷需要極高能量（對應紫外光），因此可見光光子難以激發有效共振，鉆石呈現無色和高透明度。

*祖母綠：與紅寶石類似，鉻/釩離子是調色關鍵。其光譜在紅光和紫光區域有強烈吸收帶，但透射/反射峰集中在純凈的綠光波段，形成標志性的翠綠色。

共振的本質：能量匹配的“舞蹈”

光子共振的核心在于能量匹配。寶石材質（尤其是其中的雜質離子或特定晶體結構缺陷）決定了其內部電子的固有能級差。當入射光子的能量(E=hν,h為普朗克常數，ν為光頻率)精確等于這個能級差時，發生共振吸收——光子能量被高效轉移給電子，使其躍遷到激發態。寶石呈現的顏色，正是那些未被“共振掉”的光子的組合。

因此，寶石材質通過其獨特的化學成分、晶體結構和所含雜質，設定了電子世界的“能量密碼”，最終決定了哪些光子能與之共振共舞，從而塑造了我們眼中絢爛多彩的寶石世界。這種光子共振原理，也是現代激光技術、光譜分析等領域的基石。