Właściwości optyczne materiałów

Fluorescencja i birrefrigencii w kryształu kalcytu, dwie właściwości optyczne materiałów. Wiązka laserowa jest podzielona na dwa podczas przekraczania szkła. Źródło: Wikimedia Commons.

Jakie są właściwości optyczne materiałów?

Właściwości optyczne materiałów Są to te, które są ujawnione, gdy materia oddziałuje z promieniowaniem elektromagnetycznym. Właściwości te wyjaśniają różne zjawiska, takie jak kolor, przezroczystość lub krycie.

Różne struktury materiałów, na poziomie molekularnym, powoduje, że światło pochłania i odbijają się na różne sposoby, wytwarzając różnorodne efekty. Zrozumienie tych zjawisk ma fundamentalne znaczenie w wielu obecnych technologiach, takich jak te oparte na włóknach optycznych.

Teraz promieniowanie elektromagnetyczne, a zwłaszcza światło, które jest widoczną częścią widma, oddziałuje z medium na trzy różne sposoby:

• Wchłanianie, część wiązki padającej jest całkowicie wchłaniana przez środowisko.
• Refleksja, kolejna część energii padającej jest odzwierciedlona z powrotem do pierwotnego medium.
• Transmisja, reszta energii przechodzi przez środowisko i jest przesyłana na inne medium.

Dzięki temu, z optycznego punktu widzenia, materiały są klasyfikowane jako:

• Przezroczyste, te, które światło jest całkowicie przekraczające, pozwalając wyraźnie zobaczyć obiekty przez nie.
• Półprzezroczyste, wchłaniają część padającego światła i przekazuje inną, tak że każdy obiekt przez nich, wydawał się rozproszony.
• Nieprzezroczyste, nie można ich przejrzeć, ponieważ całkowicie pochłaniają padające światło.

Najważniejsze właściwości optyczne

1. Blask

Ta jakość odnosi się do wyglądu powierzchni, gdy światło jest w niej odbijane. Jeśli powstają odruch, powierzchnia jest genialna, niezależnie od jej koloru, a jeśli wręcz przeciwnie, jest to mattna powierzchnia.

Metalowe powierzchnie oparte na srebrnym, złota, miedzi, stali i innych metalach mają metaliczną jasność, jak sugeruje ich nazwa. Z drugiej strony polistyren, niektóre tworzywa sztuczne i wspólna rola to Matt.

Metale lśnią, ponieważ światło oddziałuje z wolnymi elektronami, zwiększyło stopień wibracji, co przekłada się na odbicie jego konkretnych światła świetlnych fal.

Może ci służyć: dyfrakcja lekka: opis, aplikacje, przykłady

2. Kolor

Obiekty są koloru światła, które się rozpraszają. Białe światło zawiera wszystkie długości fali, a każda z nich jest postrzegana jako inny kolor: niebieski, zielony, żółty, czerwony ... niebo wygląda na niebieskie, ponieważ cząsteczki atmosfery najlepiej rozpraszają tę długość fali, pochłaniając pozostałe.

Zamiast tego krople wody i kryształy lodu rozpraszają się na zewnątrz praktycznie wszystkich długości fali i dlatego wyglądają na białe.

Z drugiej strony metale, takie jak złoto i miedź, pochłaniają długości fali niebieskiego i zielonego, odzwierciedlając żółto i czerwone. I srebrne, stalowe i aluminiowe odzwierciedlają wszystkie widoczne długości fal i dlatego wyglądają na białe srebro.

3. Przejrzystość i krycie

Materiały, które pozwalają, aby wszystkie światło widzialne, które na nie wpływają, są przezroczyste. Tak jest w przypadku ciekłej wody, przezroczystych arkuszy akrylowych i kryształów szklanek. Z drugiej strony materiały, które nie są uważane za nieprzezroczyste, na przykład metalowe lub drewniane kawałki.

Półprzezroczyste materiały mają cechy pośrednie, pochłaniają część światła, która przechodzi i przenosi resztę. Przykładem tego rodzaju substancji są niektóre oleje i kryształy lodu.

Należy zauważyć, że niektóre materiały są nieprzezroczyste dla niektórych długości fali i przezroczyste przed innymi. Przypadkiem jest atmosfera Ziemi, która jest w dużej mierze nieprzezroczysta dla promieniowania w podczerwieni emitowanym przez planetę, jest przezroczysty do światła pochodzi ze słońca.

4. Luminescencja

Niektóre substancje narażone na niektóre bodźce energetyczne mają zdolność wchłaniania energii, a następnie spontanicznie emitując część w zakresie światła widzialnego lub blisko niej. W przypadku niektórych materiałów wystarczy narażenie na światło słoneczne, inne wymagają więcej promieniowania energetycznego, na przykład.

Może ci służyć: korpusowy model materii

Nie tylko promieniowania elektromagnetyczne powodują emisję światła, ale także mechaniczne, elektryczne, termiczne i inne.

To świetliste zjawisko ma swoje pochodzenie w tym, że elektrony w atomach są ułożone w dyskretnych lub kwantyzowanych poziomach energii. Jeśli pochłaniają energię, są w stanie przejść od stanu mniej energii do większej, a kiedy później powrócą do pierwotnego stanu, emitują nadmiar energii w postaci światła.

• Fluorescencja i fosforescencja

Nazywa się fluorescencją do emisji światła, która występuje w ciągu 10^-8 sekundy po ekspozycji materiału na źródło emitujące energię. Z drugiej strony fosforescencja występuje, gdy emisja światła z materiału luminescencyjnego trwa ponad 10^-8 sekundy.

• Termoluminescencja

Niektóre materiały izolacyjne lub półprzewodnikowe są zdolne do emisji światła poprzez ciągłe podgrzewanie poniżej. Z tego powodu stałe emituje światło później.

Zjawisko tego z innacjach nie powinno być mylone, takie jak ten, który występuje, gdy prąd elektryczny przecina włókno przewodzące wolframowanie, w konwencjonalnej żarówki.

Termoluminescencja jest często używana do datowania obiekty ceramiczne, które zawierają określone minerały. Z tą metodą próbki do 500 można datować.000 lat.

• Triboluminescence

Niektóre rodzaje kwarcu i kryształów cukru trzcinowego emitują światło, gdy są w jakiś sposób pokruszone, wcierane lub zdeformowane. Czasami niektórym trzęsieniom ziemi towarzyszą zjawiska lekkie związane z tryboluminescencją skał w krze Ziemi.

• Elektroliminescencja

Są to substancje półprzewodników, które emitują światło, gdy zastosowano różnicę potencjalną. Efekt jest szeroko stosowany w deskach samochodowych, zabawkach i elementach dekoracyjnych.

• Chemioluminescencja i bioluminescencja

Niektóre reakcje chemiczne uwalniają energię w postaci światła, a jeśli występują one w żywych istotach, nazywa się ją bioluminescencją, obserwowaną u owadów jako strażacka i w większości życia morskiego.

Może ci służyć: przewaga mechaniczna: wzór, równania, obliczenia i przykłady

Chemioluminescencja jest stosowana w nauce sądowej. Luminol reaguje z niewielką ilością żelaza krwi i wytwarza słaby blask, gdy pokój jest w mroku.

5. Dicroizm

Niektóre substancje pokazują różne kolory zgodnie z kątem, z którego wyglądają, to znaczy rozpraszają pewną długość fali pod pewnym kątem.

6. Birrefringencia lub podwójna refrakcja

Są substancjami wewnątrz, których prędkość światła nie jest taka sama we wszystkich kierunkach.

Lumowinowy przód fali, który wpływa na taki materiał, generuje ze sobą dwa zestawy stycznych fal wtórnych, wzdłuż określonego kierunku, zwanego oś optyczną. Efektem jest to, że poprzez Birrefringent Crystal widać dwa obrazy tego samego obiektu, lekko przesunięte.

Przykładem substancji birrefringowych są kalcyt i krystaliczny kwarc.

7. Fotokromizm

Jest to zmiana koloru w niektórych substancjach, spowodowana interakcją z pewnym rodzajem promieniowania elektromagnetycznego lub innym rodzajem zewnętrznego bodźca typu fizycznego lub chemicznego, takiego jak przejście prądu elektrycznego, tarcia, zmiana pH lub ciepła.

Materiały te są używane do różnych celów, jak w opracowaniu szklanek w celu selektywnej poprawy ostrości wzroku, kryształów ochronnych dla domów i wskaźników wskaźników stopnia ekspozycji, między innymi.

8. Polaryzacja

Pola elektromagnetyczne, które tworzą nie spolaryzowane światło, można przesuwać w dowolnym kierunku prostopadłym do kierunku propagacji. Ale istnieją substancje, które po skrzyżowaniu światłem nie spolaryzowanym, po prostu pozwól, aby światło wibruje w określonym kierunku.

Sposobem na uzyskanie spolaryzowanego światła jest przejście go przez kryształ Birrefringent i wyeliminowanie jednego z dwóch składników, jak w przypadku pryzmatu Nicola.

Kryształ turmalinowy może wchłonąć światło, które wibruje we wszystkich kierunkach, z wyjątkiem jednego, więc kryształy, z którymi produkowane są arkusze polaroidowe, używają turmalinu.

Interesujące tematy

Właściwości magnetyczne materiałów