Optische eigenschappen van materialen

Fluorescentie en birrefigencia in een calcietkristal, twee van de optische eigenschappen van de materialen. De laserstraal wordt in twee gescheiden bij het oversteken van het glas. Bron: Wikimedia Commons.

Wat zijn de optische eigenschappen van materialen?

De Optische eigenschappen van de materialen Zij zijn die welke worden onthuld wanneer materie interageert met elektromagnetische straling. Deze eigenschappen verklaren verschillende fenomenen zoals kleur, transparantie of dekking.

De verschillende structuren van de materialen, op moleculair niveau, doen het licht op verschillende manieren absorberen en reflecteren, waardoor verschillende effecten worden geproduceerd. Het begrip van deze fenomenen is fundamenteel in veel huidige technologieën, zoals die op basis van optische vezels.

Nu, elektromagnetische straling en bijzonder licht, dat het zichtbare deel van het spectrum is, interageert op drie verschillende manieren met het medium:

• Absorptie, een deel van de invallende straal, wordt volledig geabsorbeerd door de omgeving.
• Reflectie, een andere fractie van invallende energie wordt weerspiegeld in het oorspronkelijke medium.
• Transmissie, de rest van de energie gaat door de omgeving en wordt overgedragen aan een ander medium.

Dankzij dit, vanuit optisch oogpunt, worden de materialen geclassificeerd als:

• Transparant, die die het licht volledig kruist, waardoor de objecten er duidelijk doorheen kunnen zien.
• Doorschijnend, absorbeer een deel van het invallende licht en verzenden een ander, zodat elk door hen gezien object diffuus lijkt.
• Ondoorzichtig, het is niet mogelijk om er doorheen te kijken, omdat ze het invallende licht volledig absorberen.

De belangrijkste optische eigenschappen

1. Gloed

Deze kwaliteit verwijst naar het uiterlijk van een oppervlak wanneer het licht erin wordt weerspiegeld. Als reflexen worden geproduceerd, is het oppervlak briljant, ongeacht zijn kleur, en als het daarentegen eraf uitziet, is het een mat oppervlak.

Metalen oppervlakken op basis van zilver, goud, koper, staal en andere metalen hebben metalen helderheid, zoals hun naam suggereert. Aan de andere kant zijn polystyreen, sommige kunststoffen en een gemeenschappelijke rol Matt.

De metalen schijnen omdat het licht interageert met zijn vrije elektronen, zijn mate van trillingen verhoogd, wat zich vertaalt in de reflectie van zijn specifieke lichte lichtgolven.

Kan u van dienst zijn: Lichtdiffractie: beschrijving, toepassingen, voorbeelden

2. Kleur

De objecten zijn van de kleur van het licht dat zich verspreidt. Het witte licht bevat alle golflengten en elk van deze wordt als een andere kleur gezien: blauw, groen, geel, rood ... de lucht ziet er blauw uit, omdat de atmosfeermoleculen bij voorkeur die golflengte verspreiden, de andere absorberen.

In plaats daarvan verspreiden waterdruppels en ijskristallen zich buiten hen vrijwel alle golflengten, en daarom zien ze er wit uit.

Aan de andere kant absorberen metalen zoals goud en koper de golflengten van blauw en groen, als gevolg van die van geel en rood. En zilver, staal en aluminium weerspiegelen alle zichtbare golflengten en daarom zien ze er wit zilver uit.

3. Transparantie en dekking

De materialen die al het zichtbare licht dat hen beïnvloedt, zijn transparant. Dat is het geval van vloeibaar water, transparante acrylplaten en glazen kristallen. Aan de andere kant worden de materialen die niet als ondoorzichtig worden beschouwd, bijvoorbeeld metalen of houten stukken.

Doorschijnende materialen hebben tussenliggende kenmerken, absorberen een deel van het licht dat de rest kruist en overbrengt. Voorbeeld van dit soort stoffen zijn enkele oliën en ijskristallen.

Het is belangrijk op te merken dat sommige materialen ondoorzichtig zijn voor bepaalde golflengten en transparant vóór andere. Een zaak is de atmosfeer van de aarde, die grotendeels ondoorzichtig is voor infraroodstraling die door de planeet wordt uitgezonden, transparant is voor het licht dat uit de zon komt.

4. Luminescentie

Sommige stoffen blootgesteld aan bepaalde energiestimuli, hebben het vermogen om energie te absorberen en vervolgens spontaan een deel uit te zenden in het lichtbereik van zichtbare of dichtbij. Voor sommige materialen is blootstelling aan zonlicht voldoende, anderen hebben in plaats daarvan meer energiestraling nodig, zoals x -reeks.

Kan u van dienst zijn: corpusculair model van materie

Niet alleen elektromagnetische stralingen geven aanleiding tot lichte emissie, maar ook mechanisch, elektrisch, thermisch en meer.

Dit lichtgevende fenomeen heeft zijn oorsprong in het feit dat elektronen in atomen zijn gerangschikt in discrete of gekwantiseerde energieniveaus. Als ze energie absorberen, kunnen ze van een toestand van minder energie naar een groter gaan, en wanneer ze later terugkeren naar de oorspronkelijke toestand, stoten ze overtollige energie uit in de vorm van licht.

• Fluorescentie en fosforescentie

Het wordt fluorescentie genoemd voor de uitstoot van licht die zich binnen 10 voordoet^-8 seconden na de blootstelling van het materiaal aan de energiebron van energie. Aan de andere kant treedt fosforescentie op wanneer de emissie van licht uit het luminescerende materiaal meer dan 10 duurt^-8 seconden.

• Thermoluminescentie

Sommige isolerende of halfgeleidermaterialen kunnen licht uitzenden door continu te verwarmen hieronder. Hierdoor stoot de vaste stof later licht uit.

Dit fenomeen met een gloeiing moet niet worden verward, zoals degene die optreedt wanneer een elektrische stroom een ​​geleidend gloeilament van wolfraam kruist, in een conventionele gloeilamp.

De thermoluminescentie wordt vaak gebruikt tot op heden keramische objecten die een bepaald mineraal bevatten. Met deze methode kunnen monsters van maximaal 500 worden gedateerd.000 jaar oud.

• Triboluminescentie

Sommige soorten kwarts- en rietsuiker kristallen stoten licht uit wanneer ze op de een of andere manier zijn afgebrokkeld, gewreven of vervormd. Soms worden sommige aardbevingen vergezeld van lichte fenomenen geassocieerd met triboluminescentie van rotsen in de cortex van de aarde.

• Elektroluminescentie

Het zijn halfgeleiderstoffen die licht uitzenden wanneer een potentieel verschil wordt toegepast. Het effect wordt veel gebruikt in autoborden, speelgoed en decoratieve elementen.

• Chemioluminescentie en bioluminescentie

Bepaalde chemische reacties geven energie vrij in de vorm van licht en als ze voorkomen in levende wezens, wordt het bioluminescentie genoemd, waargenomen in insecten als vuurvlieg en in een groot deel van het mariene leven.

Kan u van dienst zijn: mechanisch voordeel: formule, vergelijkingen, berekening en voorbeelden

Chemioluminescentie wordt gebruikt in forensische wetenschap. De luminol reageert met kleine hoeveelheden bloedijs en produceert een vage gloed wanneer de kamer in somberheid is.

5. Dicroïsme

Sommige stoffen vertonen verschillende kleuren volgens de hoek waaruit ze eruit zien, dat wil zeggen dat ze een bepaalde golflengte in een bepaalde hoek verspreiden.

6. BirrefRingencia of dubbele breking

Het zijn stoffen binnen wiens lichtsnelheid niet hetzelfde is in alle richtingen.

Een lichtgolffront dat een dergelijk materiaal beïnvloedt, genereert twee sets van raaklijn secundaire golven met elkaar, langs een specifieke richting, genaamd optische as genoemd. Het effect is dat door een birrefringent kristal twee beelden van hetzelfde object worden gezien, enigszins verplaatst.

Voorbeeld van birrefringent stoffen zijn calciet en kristallijn kwarts.

7. Fotocromisme

Het is de kleurverandering in bepaalde stoffen, veroorzaakt door de interactie met een soort elektromagnetische straling of ander type externe stimulus van fysisch of chemisch type, zoals de doorgang van een elektrische stroom, wrijving, een verandering in pH of warmte.

Deze materialen worden voor verschillende doeleinden gebruikt, zoals bij de uitwerking van glazen voor de selectieve verbetering van de gezichtsscherpte, beschermende kristallen voor huizen en patches -indicatoren van de mate van blootstellingsexplosies, naast andere toepassingen.

8. Polarisatie

De elektromagnetische velden waaruit het niet -gepolariseerde licht bestaat, kunnen in elke richting loodrecht op de voortplantingsrichting worden verplaatst. Maar er zijn stoffen die wanneer ze worden gekruist door niet -gepolariseerd licht, laat het licht gewoon in een bepaalde richting trillen.

Een manier om gepolariseerd licht te verkrijgen is door het door een birrefringent kristal te geven en een van de twee componenten te elimineren, zoals in het geval van Nicol's prisma.

Een turmalisch kristal kan het licht absorberen dat in alle richtingen trilt, behalve in één, zodat de kristallen waarmee de polaroidbladen worden vervaardigd, gebruiken turmaline.

Thema's van belangstelling

Magnetische eigenschappen van materialen