F@TC 028 – De ce anumite materiale sunt transparente?

De ce este sticla transparentă? Ce este transparența? Există transparență la toate lungimile de undă? De ce factori depinde transparența materialelor?

Despre transparență ne povestește Conf. Dr. Nicolae Crețu, de la Universitatea “Transilvania” Brasov, Laboratorul Fizică Aplicată și Computațională.

Transparenta este proprietatea materialelor de a permite luminii vizibile să treacă prin ele cu o atenuate foarte mică.

Sticla, anumite tipuri de plastic și acril, pietre semiprețioase și oxidul de aluminiu sunt transparente în spectrul luminos.

Transparență în toate lungimile de undă ale spectrului electromagnetic nu există, ci materialele sunt transparente doar pe anumite regiuni ale spectrului. Este vorba de lumina vizibilă, adică cea cu lungimi de undă între 400 (albastru) și 700 (roșu) de nanometri.
lumina

Lumina și lungimile ei de undă:
rgb
Sticla, de exemplu, este transparentă pentru lumină și pentru radiația de energie mai mică decât a luminii (IR, microunde, radio), dar este opacă pentru UV iar X și gamma trec parțial prin sticlă.

Dat fiind că lumina este o undă electromagnetică, adică este formată din oscilații ale câmpului magnetic și electric care se propagă din aproape în aproape, câmpul electric din aceasta interacționează cu electronii liberi și cu cei de pe stratul exterior al atomilor.
elmag

In diferite materiale, precum este metalul care este acoperit de o “mare” de electroni din zona electronilor de conducție, lumina va fi absorbită de acei electroni pentru că sunt mulți electroni liberi în acel material.

În cazul sticlei lumina nu este absorbită pentru că există foarte puțini electroni liberi iar energia luminii este prea mică pentru a determina absorbția acesteia. În schimb, radiația UV are suficient de multă energie încât să fie absorbită de electronii din atomii din sticlă.

Trebuie amintit aici conceptul de atenuare, o proprietate a materialelor de a absorbi, după o lege exponențială, energia electromagnetică incidentă. Cu alte cuvinte, absorbția crește cu cât grosimea materialului traversat de către lumină crește.

exponential
Legat de absorbția luminii, dacă folosești filtre, atunci vei observa că un filtru roșu permite trecerea luminii roșii, dar nu și a celei verzi sau albastre.
red filter
Filmat și editat de Manuel Cheța: http://tehnocultura.ro

Filmat la Universitatea “Transilvania” Brașov, Colina Universității.
transparent
Pentru varianta AUDIO: Subscribe in iTunes

Referințe:

– imagini spectrul de lumină: https://en.wikipedia.org/wiki/Color_vision
– grafic lege exponențială a atenuării: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Exponential_Decay_of_Nuclei-de.svg
– imagini spectru lumină: https://en.wikipedia.org/wiki/Light
– imagine auto transparentă: https://en.wikipedia.org/wiki/Poly(methyl_methacrylate)
– imagine filtru roșu: https://www.flickr.com/photos/smercury98/6392365967/
– imagine lumină formată din vectorii E și B: http://www.answers.com/Q/Identify_the_electromagnetic_wave_with_the_longest_wavelength_and_shortest_wave_length

No comments yet... Be the first to leave a reply!