Optiske egenskaper ved materialer

Fluorescens og birefrigencia i en kalsittkrystall, to av de optiske egenskapene til materialene. Laserstrålen skilles i to når du krysser glasset. Kilde: Wikimedia Commons.

Hva er de optiske egenskapene til materialer?

De Optiske egenskaper av materialene De er de som blir avslørt når materie interagerer med elektromagnetisk stråling. Disse egenskapene forklarer forskjellige fenomener som farge, gjennomsiktighet eller opacitet.

De forskjellige strukturene i materialene, på molekylært nivå, gjør at lyset absorberer og reflekterer på forskjellige måter, og gir forskjellige effekter. Forståelsen av disse fenomenene er grunnleggende i mange nåværende teknologier, for eksempel de som er basert på optiske fibre.

Nå samhandler elektromagnetisk stråling og spesielt lys, som er den synlige delen av spekteret, med mediet på tre forskjellige måter:

• Absorpsjon, en del av hendelsesstrålen blir fullstendig absorbert av miljøet.
• Refleksjon, en annen brøkdel av hendelsesenergi reflekteres tilbake til det opprinnelige mediet.
• Overføring, resten av energien går gjennom miljøet og overføres til et annet medium.

Takket være dette, fra det optiske synspunktet, er materialene klassifisert som:

• Gjennomsiktige, de som lyset er fullstendig krysser, slik at de tydelig ser gjenstandene gjennom dem.
• Gjennomsiktig, absorberer en del av hendelseslyset og overfører en annen, slik at ethvert objekt sett gjennom dem ser ut til å være diffus.
• Ugjennomsiktig, det er ikke mulig å se gjennom dem, siden de absorberer hendelseslyset fullstendig.

Viktigste optiske egenskaper

1. Gløde

Denne kvaliteten refererer til utseendet til en overflate når lyset gjenspeiles i den. Hvis det produseres reflekser, er overflaten strålende, uavhengig av fargen, og hvis den tvert imot ser ut, er den en matt overflate.

Metalloverflater basert på sølv, gull, kobber, stål og andre metaller har metallisk lysstyrke, som navnet antyder. På den annen side er polystyren, noe plast og vanlig rolle Matt.

Metallene skinner fordi lyset samhandler med sine frie elektroner, økte graden av vibrasjon, som betyr refleksjon av dens spesielle lysstrekkende bølger.

Kan tjene deg: Lysdiffraksjon: Beskrivelse, applikasjoner, eksempler

2. Farge

Gjenstandene er av fargen på lyset som sprer seg. Det hvite lyset inneholder alle bølgelengder, og hver av disse oppfattes som en annen farge: blå, grønn, gul, rød ... himmelen ser blå ut, fordi atmosfæremolekyler fortrinnsvis sprer den bølgelengden, og absorberer de andre.

I stedet faller vanndråper og iskrystaller utenfor dem praktisk talt alle bølgelengder, og det er derfor de ser hvite ut.

På den annen side absorberer metaller som gull og kobber bølgelengdene til blått og grønt, noe som gjenspeiler de av gult og rødt. Og sølv, stål og aluminium gjenspeiler alle synlige bølgelengder, og det er derfor de ser hvitt sølv.

3. Åpenhet og opacitet

Materialene som lar alt det synlige lyset som påvirker dem er gjennomsiktige. Slik er tilfellet med flytende vann, gjennomsiktige akrylark og briller krystaller. På den annen side regnes materialene som ikke anses som ugjennomsiktig, for eksempel metall- eller trestykker.

Gjennomsiktige materialer har mellomliggende egenskaper, absorberer en del av lyset som krysser og overfører resten. Eksempel på denne typen stoffer er noen oljer og iskrystaller.

Det er viktig å merke seg at noen materialer er ugjennomsiktige til visse bølgelengder og gjennomsiktige før andre. En sak er jordens atmosfære, som stort sett er ugjennomsiktig for infrarød stråling som sendes ut av planeten, og er gjennomsiktig for lyset som kommer fra solen.

4. Luminescence

Noen stoffer utsatt for visse energistimuli, har evnen til å absorbere energi og deretter spontant avgi en del i lysområdet for synlig eller nær den. For noen materialer er eksponering for sollys nok, andre krever i stedet mer energidråling, for eksempel x -strål.

Kan tjene deg: Corpuscular Model of Matter

Ikke bare elektromagnetiske strålinger gir opphav til lysutslipp, men også mekanisk, elektrisk, termisk og mer.

Dette lysende fenomenet har sitt opphav i det faktum at elektroner i atomer er ordnet i diskrete eller kvantiserte energinivåer. Hvis de absorberer energi, er de i stand til å gå fra en tilstand av mindre energi til en større, og når de senere vender tilbake til den opprinnelige tilstanden, avgir de overflødig energi i form av lys.

• Fluorescens og fosforescens

Det kalles fluorescens til utslipp av lys som oppstår innen 10^-8 sekunder etter eksponeringen av materialet for energisendingskilden. På den annen side oppstår fosforescens når utslippet av lys fra det selvlysende materialet varer mer enn 10^-8 sekunder.

• Termoluminescens

Noen isolerende eller halvledermaterialer er i stand til å avgi lys ved kontinuerlig oppvarming nedenfor. På grunn av dette avgir det faste lyset senere.

Dette fenomenet med glødet.

Termoluminescens brukes ofte til dags keramiske objekter som inneholder visse mineral. Med denne metoden kan prøver på opptil 500 dateres.000 år gammel.

• Triboluminescence

Noen typer kvarts og rørsukkerkrystaller avgir lys når de smuldret, gnidd eller deformeres på noen måte. Noen ganger er noen jordskjelv ledsaget av lette fenomener assosiert med triboluminescens av bergarter i jordens cortex.

• Elektroluminescens

De er halvlederstoffer som avgir lys når en potensiell forskjell blir brukt. Effekten er mye brukt i biltavler, leker og dekorative elementer.

• Kjemioluminescens og bioluminescens

Visse kjemiske reaksjoner frigjør energi i form av lys, og hvis de forekommer hos levende vesener, kalles det bioluminescens, observert i insekter som ildfly og i mye av marint liv.

Kan tjene deg: Mekanisk fordel: Formel, ligninger, beregning og eksempler

Kjemioluminescens brukes i rettsmedisinsk vitenskap. Luminol reagerer med små mengder blodjern og gir en svak glød når rommet er i dysterhet.

5. Dikroisme

Noen stoffer viser forskjellige farger i henhold til vinkelen de ser ut fra, det vil si at de sprer en viss bølgelengde i en viss vinkel.

6. Birrefringencia eller dobbel refraksjon

De er stoffer inne i hvis lyshastighet ikke er den samme i alle retninger.

En lysende bølgefront som påvirker et slikt materiale genererer to sett med tangent sekundære bølger med hverandre, langs en spesifikk retning, kalt optisk akse. Effekten er at gjennom en birefringent krystall blir to bilder av samme objekt sett, litt fortrengt.

Eksempel på birrefringente stoffer er kalsitt og krystallinsk kvarts.

7. Fotokromisme

Det er fargeskifte i visse stoffer, forårsaket av interaksjonen med en slags elektromagnetisk stråling eller annen type ekstern stimulans av fysisk eller kjemisk type, for eksempel passering av en elektrisk strøm, friksjon, en endring i pH eller varme.

Disse materialene brukes til forskjellige formål, som ved utdyping av briller for selektiv forbedring av synsskarphet, beskyttende krystaller for hjem og lapperindikatorer for graden av eksponeringseksplosjoner, blant andre applikasjoner.

8. Polarisering

De elektromagnetiske feltene som utgjør det ikke -polariserte lyset kan flyttes i alle retninger vinkelrett på forplantningsretningen. Men det er stoffer som når de krysses av ikke -polarisert lys, bare la lyset vibrere i en viss retning.

En måte å oppnå polarisert lys er å passere det gjennom en birefringent krystall, og eliminere en av de to komponentene, som i tilfelle av Nicols prisme.

En turmalkrystall kan absorbere lyset som vibrerer i alle retninger bortsett fra i ett, så krystallene som polaroidarkene er produsert, bruker turmalin.

Temaer av interesse

Magnetiske egenskaper til materialer