Естественные науки

Почему одни материалы прозрачны, а другие - нет?

Собствено, сабж. Вот стекло прозрачное, а железяка - нет. Почему? Интересен ответ на уровне взаимодействия света (фотонов или э. м. волны) с частицами вещества.

Ведь у прозрачных материалов есть коэффициент преломлемния, т. е. эффективная скорость света в них падает и взаимодействие света с ними имеет место быть. Как оно происходит и чем отличается от взаимодействия с материалами непрозрачными?
СА
Сергей Афанасьев
75 670
Если «на пальцах» (!), по дело обстоит так. Чтобы вещество было прозрачным (допустим, в видимом диапазоне) , необходимо одновременное выполнение двух важных условий. Вещество должно быть 1) пространственно ОДНОРОДНЫМ; 2) не должно иметь «свободного» электронного газа. Свободные электроны «гасят» электромагнитные волны на масштабах порядка длины экранирования Томаса-Ферми (0.05 нм) . Это делает металлы, графит, полупроводники (например, кремний) непрозрачными. Напротив, в алмазе, кристаллическом кварце или аморфном стекле свободных электронов нет, но электромагнитные волны могут в принципе взаимодействовать с коллективными колебаниями ионных остовов (ядер, окружённых электронной плотностью) . Однако, постольку ядра – тяжёлая подсистема, экранирование получается не такое сильное, как в случае более «подвижного» электронного газа. Поэтому перечисленные выше вещества прозрачны, но не на 100%. Кстати, именно по этой причине прозрачны бесцветные водные растворы электролитов, несмотря на их проводящие свойства. Что касается роли однородности структуры, то здесь хороший пример – керамика, или, скажем, волокнистые материалы (древесина и т. д.) . Несмотря на отсутствие экранирующего электронного газа, для этих веществ характерны структурные дефекты (например, поры) – и электромагнитные волны начинают рассеиваться на этих неоднородностях; в результате материал выглядит непрозрачным.
АЛ
Алекс Любарский
25 917
Лучший ответ
Сергей Афанасьев Но, если электромагнитная волна не взаимодействует с частицами вещества, то почему скорость света так сильно падает?
http://otweti.ru/fz.php
Многие непрозрачные вещества прозрачны в тончайших пленках
Анастасия Малышева
Анастасия Малышева
99 056
Сергей Афанасьев В виде тончайшей плёнки и я буду прозрачным. Или если меня достаточно сильным прожектором подсветить :))))

Спасибо за ссылку, но там объяснения в стиле: "стекло прозрачное, потому что пропускает э.м. волны видимого спектра, а железо - нет". Масло маслянное, короче...
О, это целый раздел физики, изучающий оптические свойства твердых тел. Строятся большие и сложные теории, в двух словах и не рассказать. Причем изучается прозрачность для электромагнитного излучения вообще, не только для видимого света. Разные материалы прозрачны в разных диапазонах, некоторые в видимом. Зависит это, в том числе, от типа кристаллической решетки, степени ее идеальности (наличия различных дефектов и их концентрации) , от типа вещества, ведь свет (фотоны) взаимодействует в веществе с электронами и ионами (рассеяние на фононах) , а их характеристики различаются у разных материалов.
Есть монографии на эту тему, например Дж. Бирман "Пространственная симметрия и оптические свойства твердых тел".
МД
Майя Давиденко
5 154
Сергей Афанасьев Спасибо.

В общем я так и подозревал, что из каких-то простых и наглядных соображений описать прозрачность не получится.
молекуляртно атомная структура такая что свет через нее прОходит
Тамара Умуралиева
Тамара Умуралиева
1 381

Похожие вопросы