Miksi lasi on läpinäkyvää?

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Olisiko hyviä ideoita? Itse mietiskelin tämmöstä:

Kun valo tulee aineen rajapintaan, osa siitä heijastuu takaisin ja osa jatkaa matkaansa (taittuen) aineen sisään. Mikäli jälkimmäisellä aineella on hyvä sähkönjohtavuus, suurin osa valosta heijastuu takaisin. Jos (kiinteällä) aineella on hyvä sähkön johtavuus, siinä täytyy olla paljon vapaita elektroneja. Nämä elektronit lähtevät kiihtyvään liikkeeseen valon sähkökentän vaikutuksesta ja kiihtyessään emittoivat uuden sähkömagneettisen aallon (eli valoa). Näin aineen rajapintaan tuleva aalto absorboituu elektroneihin ja elektronit emittoivat uuden aallon. Koko prosessi havaitaan valon heijastumisena.

Kun valo tulee läpinäkyvän aineen rajapintaan, suurinosa siihen tulevasta valosta on kuljettava sen läpi, eli sen on oltava suhteellisen hyvä eriste.

Onko lasi tällaista ainetta?

Valon kulkiessa aineessa se voi absorboitua myös molekyyleihin, joiden päiden välillä on pieni varausero. Valon sähkökenttä vaikuttaa näihin varauksiin ja saa molekyylit värähtelemään. Ilmiön seurauksena valon energia vähenee sen kulkiessa aineessa. Eli läpinäkyvässä aineessa ei saa olla liikaa tällaisia molekyylejä.

Onko lasi tällaista ainetta?
Olisiko näissä prosesseissa järkeä?
Mitä muita asioita ilmiöön liittyy?

Sivut

Kommentit (17)

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007

Lasi on läpinäkyvää vain näkyvän valon osalta. Ultravioletti ja osa infrapunasäteilystä absorboituu siihen.

Jurtala
...Nämä elektronit lähtevät kiihtyvään liikkeeseen valon sähkökentän vaikutuksesta ja kiihtyessään emittoivat uuden sähkömagneettisen aallon (eli valoa). Näin aineen rajapintaan tuleva aalto absorboituu elektroneihin ja elektronit emittoivat uuden aallon. Koko prosessi havaitaan valon heijastumisena.

En tuota koko sepustustasi ymmärtänyt, mutta jos jokin aalto absorboituu aineeseen ja aine emittoi vastaavan aallon, sitä kutsutaan stimuloiduksi emissioksi. Laser on sellainen.

Oletko siis sitä mieltä, että ikkunan läpi näkemäsi maisema onkin vain kuva, jonka lasi emittoi silmiisi ??? Siis ikäänkuin TV-kuva ??

Vierailija
Ertsu
...jos jokin aalto absorboituu aineeseen ja aine emittoi vastaavan aallon, sitä kutsutaan stimuloiduksi emissioksi. Laser on sellainen.



Mielestäni normaalissa valon heijastumisessa ei ole kysymys stimuloidusta emissiosta. Jos näin olisi "heijastuneen" aalloon aallonpituus määräytyisi heijastavan aineen mukaan.

Ertsu
Lasi on läpinäkyvää vain näkyvän valon osalta. Ultravioletti ja osa infrapunasäteilystä absorboituu siihen.



Tuntuisi luonnolliselta, että läpinäkyvät aineet absorboisivat tiettyjä aallonpituuksia, jotka määräytyvät aineen atomien/molekyylien viritysenergioiden tai niiden luonnollisten värähtelytaajuuksien mukaan (massasta riippuva resonanssitaajuus). Aineen läpäisevät parhaiten aallonpituudet, jotka eivät viritä atomeita tai saa niitä merkittävästi värähtelemään. Lasilla läpäisevät aallonpituudet ovat juuri näkyvän valon alueella.

Ertsu
En tuota koko sepustustasi ymmärtänyt...



Kolme faktaa ja lisäkysymys.

1. Valo on sähkömagneettista säteilyä ja sähkömagneettisella aallolla on sähkökenttä.

2. Sähkökentillä on puolestaan kyky saada varatut hiukkaset liikkeelle. Näin valo voi liikuttaa elektroneja.

3. Kiihtyvät tai hidastuvat varatut hiukkaset, emittoivat sähkömagneettista säteilyä.

Tulipa vain mieleen, että voiko tämän "kiihtyvä elektroni" -hypoteesin avulla selittää heijastuvan säteen kulman? (tulokulma = lähtökulma) Tuntuisi, että elektronin emittoima aalto voisi lähteä muuhunkin suuntaan.

Ronron
Seuraa 
Viestejä9265
Liittynyt10.12.2006

Valo menee valonnopeudella mutta silti se pysähtyy millin murto-osan paksuiseen paperiin. Kumma kun se ei "bugita" siitä läpi niinkuin peleissä tekisi. Valo menee niinkin kovaa että se kiertää maapallon 7 kertaa yhdessä sekunnissa, ja silti se kerkiää "reagoimaan" eli vaikuttamaan matkallaan niinkin pienten välimatkojen välein. Maailman päivitystiheys on siis melko suuri. Jos jossain pelissä joku menisi sellaista vauhtia, se tyyliin vaikuttaisi asioihin ehkä kerran pari yhden maapallokierroksen aikana ja menisi kaikesta muusta läpi vaikutuksetta.

くそっ!

Vierailija

tarkkaan ottaenhan se onpi erittäinkin pitkälti niin, että valoa läpäisemätöntä ainetta ei ole…nythän onpi hyvinkin pitkälti niin, että erään kuuluisan teorian mukaan onpi vain elinaikanamme valoa läpäisevää ja elinaikanamme valoa läpäisemätöntä materiaalia, koska valon nopeus riippuu nimenomaan siittä väliaineistuksesta eli käytännössä materiaalista, jossa se valo kulloinki kulkeepi… toisissa materiaaleissa se kulkeepi valo niin kovaa kyytiä, että se kerkiääpi valo todellakin sen materiaalin toisesta päästä tulla elinaikanamme ulos ja toisesta se ei millään kerkiä…mutta jos voisimme jollain vippaskonstilla odotella tarpeeksi kauan, niin sieltä se valo lopulta toisesta päästä myöskinsä elinaikanamme valoja läpäisemättömästä materiaalista tulisi…se onpi valon nopeus materiaaleissa sellainen…sitä onpi isolla tiedettäbudjetilla tutkittu ja tutkitaan vieläkin…

Ertsu
Seuraa 
Viestejä6541
Liittynyt8.11.2007
CE-hyväksytty
nuubi
Aika jännää että ylipäätään voi nähdä lasin läpi mutta et voi kävellä sen läpi.



On se kyllä...

On se niin kummallinen aine tuo lasi. Kaikkea sitä nykyajan tiedemiehet keksivätkin.

Vierailija

Sähkönjohtavuus on aivan eri asia kuin valon läpäisevyys. Posliini on hyvä eriste mutta läpäisee huonosti valoa. Suolavesi johtaa melko hyvin sähköä ja silti läpäisee valon siinä kuin lasikin.

Vierailija
korant
Sähkönjohtavuus on aivan eri asia kuin valon läpäisevyys. Posliini on hyvä eriste mutta läpäisee huonosti valoa. Suolavesi johtaa melko hyvin sähköä ja silti läpäisee valon siinä kuin lasikin.

Olen samaa mieltä.

Sähkön johtavuus vaikuttaa aineen rajapinnasta heijastuvan ja aineeseen taittuvan valon määrien suhteeseen. Posliinilla suurinosa valosta menee sisään, mutta miksi se ei tule toiselta puolelta ulos?

Voisiko vastauksena olla juuri valon aikaan saamat molekyylien värähtelyt ja atomien viritykset?

Vierailija
Ronron
Maailman päivitystiheys on siis melko suuri. Jos jossain pelissä joku menisi sellaista vauhtia, se tyyliin vaikuttaisi asioihin ehkä kerran pari yhden maapallokierroksen aikana ja menisi kaikesta muusta läpi vaikutuksetta.

Paskasti koodattu peli tai sitten se perusongelma: tarkkuus loppuu digitaalimaailmasta kesken.

Vierailija

Eri aineet päästävät läpi eri aallonpituuksia. Siksi UV-spektrofotometrissä käytetään mielusti kvartsista tehtyjä kyvettejä. Tavallinen muovi tai lasi sattumoisin ei olekaan aivan läpinäkyvää kun asiaa katsotaan UV-spketrillä. Muilla aallonpituuksilla tilanne on jälleen toinen.

Samalla tavalla liha on röntgensäteille läpinäkyvää, kun taas luu ei ole. Valon näkyvä alue taas pysähtyy luuhun ja lihaan yhtä hyvin.

Jos aivan tarkkoja ollaan vain yhjiö on aidosti läpinäkyvää. Kaikki materia absorboi edes jotain aallonpituutta.

Kun kappale absorboi tiettyä aallonpituutta, siihen törmännyt fotoni muuttuu atomin sähköiseksi potentiaalienergiaksi. Sen jälkeen atomi voi emittoida fotonin eteenpäin. Tällöin heijastuksen kuva ei säily, vaikka fotonin energia säilyisikin. Tätä kutsutaan sironnaksi. Kappale voi myös absorboida fotonin energian lämmöksi tai vapauttaa elektronin. Jälkimmäiseen ideaan perustuu valodiodi. Sen selittämisestä Einstein muuten sai Nobelin palkinnon – ei siitä yhdestä kuuluisasta massa energia kaavasta.

Tuossa on muuten kuva siitä kuinka kaksi erilaista lasia absorboivat UV valoa.

Lähteet
http://en.wikipedia.org/wiki/Absorption_(optics)
http://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_(optics)
http://en.wikipedia.org/wiki/Reflection_(physics)
http://en.wikipedia.org/wiki/Transmittance

Vierailija

arvoituksia teille:

1:

pystytämme jalkapallokentälle antenneita metrin välein, nytpä
meillä on antennikenttä
miten etenee radioaalto kyseisessä antenni metsässä?

2:

radioantennin vaihtovirtaresistanssi eli impedanssi voidaan
kumota positiivisella takaisinkytkennällä,
no nyt kytkemme antennit yllämainitussa antennikentässä
vahvistimiin ja vahvistimien lähdöt kytkemme antenneihin siten että
vahvistimeen menevä signaali ja vahvistimesta tuleva signaali ovat
vastakkaisia (eli siis negatiivinen takaisinkytkentä)

mitä tapahtuu nyt?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26835
Liittynyt16.3.2005
Jurtala
Olisiko hyviä ideoita?



Onhan noita, kannattaa perehtyä kiinteän aineen fysiikkaan.

Koko prosessi havaitaan valon heijastumisena.



Heijastumisen tosiaan voi kuvata pinnan elektronikaasun ja sähkömagneettisen säteilyn välisen vuorovaikutuksen kautta.

Kun valo tulee läpinäkyvän aineen rajapintaan, suurinosa siihen tulevasta valosta on kuljettava sen läpi, eli sen on oltava suhteellisen hyvä eriste.

Onko lasi tällaista ainetta?




Lasi on eriste. Noihin rajapintailmiöihin en ole sen tarkemmin perehtynyt, enkä nyt muista miten niitä pitäisi laskea lasin tapauksessa.

Valon kulkiessa aineessa se voi absorboitua myös molekyyleihin, joiden päiden välillä on pieni varausero. Valon sähkökenttä vaikuttaa näihin varauksiin ja saa molekyylit värähtelemään. Ilmiön seurauksena valon energia vähenee sen kulkiessa aineessa. Eli läpinäkyvässä aineessa ei saa olla liikaa tällaisia molekyylejä.

Onko lasi tällaista ainetta?




Yleensä kiinteässä aineessa ei ole yksittäisiä molekyylejä, vaan koko murikan atomit sitoutuvat toisiinsa yhdeksi suunnattoman suureksi molekyyliksi. Silloin valenssielektronien atomaariset tilat muuttuvat vöiksi, jolla elektronin energia voi olla tietyllä välillä. Kun valo absorboituu, fotonit virittävät elektroneja korkeammille tiloille vöillä. Lasissa, tai läpinäkyvissä aineissa, tilanne on sellainen, että elektroneilla ei ole tyhjiä tiloja käytettävissä sellaisilla energioilla, jotka valofotoni voi tuoda. Silloin fotoni menee läpi. Korkeampienerginen UV-fotoni voi virittää elektroneja, ja siksipä lasikin absorboi UV:ta.

Mitä muita asioita ilmiöön liittyy?



Elektronitilojen fysiikka sanelee melkein kaikki aineen makroskooppiset ominaisuudet. Sähköiset ja magneettiset ominaisuudet, lämmönkuljetusominaisuudet, optiset ominaisuudet (kiilto, läpinäkyvyys, taitekertoimen, väri), mekaaniset ominaisuudet (kovuus, sitkeys, kimmokertoimet) jne.

Kiinteän olomuodon fysiikka on aika laaja ala. Se on kuitenkin sikäli perehtymisen arvoinen, että se tuo esiin fysiikan teorioiden vahvuuden. Abstrakteista ja toisistaan riippumattoman oloisista sähkömagnetismin ja kvanttimekaniikan teorioista voidaan todella johtaa hyvin realistisia ennusteita arkipäivän aineiden kouriintuntuvista ominaisuuksista, sen sijaan että tarkasteltaisiin jotain vaikeasti hahmotettavia tai äärimmilleen yksinkertaistettuja koulukirjaesimerkkejä luonnosta. Siihen perehtyminen vaatii kuitenkin korkeakoulutasoisten peruskurssien verran pohjatietoja fysiikasta ja matematiikasta. Ylioppilaspohjalta kiinteän aineen fysiikasta ei valitettavasti saa paljoa irti. Käsiä voi tietysti aina heilutella, mutta se oleellinen ydin fysiikan nerokkuudesta jää sillä tavalla puuttumaan.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat