Характеристики материала, связанные с его взаимодействием со светом, такие как цвет и эффективность.Оптические свойства описывают, как материал взаимодействует со светом: поглощает ли он, отражает, пропускает или испускает фотоны, и на каких длинах волн. Это включает повседневные характеристики, такие как цвет и прозрачность, а также более технические, как показатель преломления, оптическая ширина запрещённой зоны и эффективность люминесценции. Эти свойства не являются фиксированными, а зависят от электронной структуры материала, симметрии кристалла и даже его формы на наномасштабе.
Свет взаимодействует с веществом в основном за счёт возбуждения электронов из нижних энергетических состояний в более высокие. Если энергия падающего фотона соответствует промежутку между разрешёнными электронными состояниями, он может быть поглощён; в противном случае он может пройти насквозь или отразиться. Конкретное расположение атомов и электронов определяет, какие энергии фотонов разрешены, что и определяет цвет материала и другие оптические отклики.
Оптические свойства играют ключевую роль в создании светодиодов, солнечных элементов, оптических волокон и просветляющих покрытий, а также используются в колориметрии и дистанционном зондировании.
Голубой цвет неба — это не свойство материала воздуха, а следствие рэлеевского рассеяния, при котором более короткие длины волн солнечного света рассеиваются молекулами атмосферы сильнее.
