¿Existen materiales que cambien la longitud de onda electromagnética de la luz visible?

Pasar de baja energía a alta energía es muy común. Cualquiera que lleve un puntero LÁSER verde puede no darse cuenta, pero el origen de la radiación electromagnética puede ser (y comúnmente es) un diodo láser infrarrojo AlGaAs que opera a 808 nm, que luego se bombea a través de un material como Nd:YVO4 que aumenta la longitud de onda a 1064 nm, luego se bombea a través de titanil fosfato de potasio que disminuye la longitud de onda a 532 nm, efectivamente un duplicador de frecuencia.

Hay filtros y alineación exacta de los cristales a tener en cuenta en la fabricación de estos artículos, pero son algo habitual. ( Ver aquí )

Ir en la otra dirección, de alta energía a baja energía, es bastante común en materiales llamados cambiadores de longitud de onda. https://en.wikipedia.org/wiki/Wavelength_shifter

La dispersión Compton también puede cambiar la longitud de onda de la luz de alta energía a baja energía.

Los fuertes campos gravitatorios también cambiarán la longitud de onda de la luz. Entonces, la luz del sol que vemos es ligeramente más roja que la luz que se emite desde su superficie. https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift

Casi toda la radiación de luz entrante, incluida la infrarroja, interactúa con el suelo en la superficie de la tierra, ya sea absorbiéndose o reflejándose o transmitiéndose o dispersándose. Incluso la formación del suelo comienza con la luz sobre la condición húmeda de los materiales rocosos. La fotopedogénesis, sin embargo, explica cualitativamente la penetración de la luz en el suelo en presencia de humedad. Pero, el comportamiento físico de la luz dentro del suelo sigue siendo extraño y necesita una explicación cuantitativa.

Sí hay. Las piedras preciosas normalmente hacen eso.

Por ejemplo, considere el rubí, que es un solo cristal de$Al_2O_3$con impureza de$Cr^{3+}$. Tiene bandas de energía de la siguiente manera,

La luz visible incidente no tiene suficiente energía para excitar electrones de la banda de valencia (banda oscura) a la banda de conducción (banda blanca vacía) ya que la longitud de onda más energética (violeta) está solo alrededor$3.1\, eV$. Por otro lado, los electrones pueden excitarse a las dos bandas intermedias y dos líneas intermedias que aparecen debido al dopaje. Una vez que están emocionados (como máximo a la banda centrada en$3.1\, eV$) comienzan a decaer, proceso que debe respetar algunas reglas de selección. Parte de la radiación emitida en el régimen de infrarrojos, pero la línea en$1.78\, eV$permite que los electrones decaigan en la banda de valencia y emitan fotones en la longitud de onda roja. Por lo tanto, el rubí está transformando todo un espectro de luz visible en luz roja.

Por cierto, el cristal único de$Al_2O_3$es un zafiro, que es transparente. Cuando se dopa con cromo se convierte en rubí. Si se dopa con hierro y titanio, se convierte en zafiro azul y así sucesivamente.