Es complicado. Los materiales se pueden dividir generalmente en las siguientes categorías generales en la forma en que interactúan con la luz entrante:
- Objetos opacos que reflejan la luz (espejos) o dispersan la luz (la mayoría de los sólidos)
- Objetos translúcidos
- Objetos transparentes
- Los objetos fluorescentes absorben y luego irradian la luz de una longitud de onda específica
- Estructurados o meta-materiales pueden dar lugar al color a través de la interferencia, refracción o difracción (por ejemplo, alas de mariposa).
Suponiendo que una luz blanca uniformemente distribuida ilumina de manera uniforme un objeto, los objetos opacos asumen un color al restar las longitudes de onda de la luz que absorben, por ejemplo, una hoja verde (clorofila) absorbe más fuertemente el espectro azul y rojo.
Los objetos translúcidos y transparentes también pueden absorber preferentemente longitudes de onda, dándoles un color. Además, los objetos translúcidos pueden dispersar preferentemente longitudes de onda, dándoles un “tinte” de ese color (por ejemplo, el cielo es azul porque dispersa preferentemente longitudes de onda más altas).
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Los objetos fluorescentes tienen un color que representa una combinación de su luz reflejada (color inherente) y su color fluorescente. Muchos de los tintes y pinturas fluorescentes comunes que las personas usan absorben en el ultravioleta (que los humanos no pueden ver) y fluorescen en lo visible.
Los materiales estructurados o metamateriales tienen un color inherente que, al igual que los materiales fluorescentes, puede estar dominado por su color “fabricado”, debido a la interferencia, refracción o difracción de longitud de onda preferencial. Estos materiales contienen nanoestructuras cuyo tamaño es comparable a las longitudes de onda con las que interactúan. La interferencia restará esa longitud de onda (del color general), la refracción y la difracción generalmente imponen esa longitud de onda.
Excepto por esta última categoría, la siguiente discusión plantea la pregunta: “¿Por qué los materiales absorben / dispersan preferentemente ciertas longitudes de onda de luz [visible]?” Los electrones de banda externa absorben frecuencias que los excitan a un estado superior. Este proceso difiere según el tipo de material:
- Los metales contienen una “nube de electrones” general libre que absorbe todas las longitudes de onda de manera bastante uniforme.
- La mayoría de los electrones no metálicos saltan de valencia a bandas de conducción o de bandas de conducción a bandas superiores.
- Los semiconductores tienen una brecha de banda electrónica donde se reflejan las frecuencias menores que la brecha (produciendo su color) y las más altas se absorben.
La relación entre el color y el intervalo de banda viene dada por la ecuación:
E = hc / Lamda
donde h = la constante de Planck.
