Átlátszóság (fizika)

Átlátszó, kettős törésű kalcit egykristály

A fizikában az átlátszóság (a latin transz „[keresztül] keresztül” és a parēre „önmagának megmutatásához, megjelenésének megjelenéséhez”) az anyag azon képessége, hogy átengedje az elektromágneses hullámokat ( átvitel ). A mindennapi életben a kifejezés többnyire a fénnyel , azaz az emberek számára látható elektromágneses sugárzás spektrális tartományával függ össze .

Ennek alapján különbséget tesznek a duzzadó hidrodinamikában vagy az offshore technológiában a felületi hullámok áthaladását lehetővé tevő hidrodinamikailag átlátszó konstrukciók és a felszíni hullámokat visszatükröző hidrodinamikailag kompakt építmények között is.

A fogalmak alapjai és meghatározása

Átláthatóság: kontaktlencse származó műanyag , Petri-csészébe készült üveg , és a levegő

Az átlátszóság az anyag optikai tulajdonsága ; egyéb optikai tulajdonságok például a reflektivitás és az abszorpciós képesség . Az anyagok optikai tulajdonságai szorosan kapcsolódnak az anyag elektromos tulajdonságaihoz, például a szabad elektronok jelenlétéhez vagy a sávszerkezethez . Ha egy anyag átlátszó a beeső elektromágneses sugárzás ( fotonok ) számára, többé-kevésbé széles frekvenciaspektrummal, akkor szinte teljesen behatolhat az anyagba, így alig tükröződik és alig szívódik fel.

A mindennapi életben egy anyagot, például az ablaküveget átlátszónak vagy áttetszőnek nevezünk, ha az ember viszonylag világosan láthatja, mi rejlik mögötte, vagyis az anyag nagyrészt átereszti a látható spektrum sugárzását.

A beeső fotonok az energiától függően kölcsönhatásba lépnek az anyag különböző komponenseivel, és így az anyag átlátszósága az elektromágneses hullám frekvenciájától (vagy hullámhosszától ) függ . A fényre nem átlátszó anyagok átlátszóak lehetnek az elektromágneses spektrum más hullámhosszain , pl. B. Röntgensugarak és rádióhullámok . A területen a infravörös sugárzás , például, a rezgési energiák a molekulák vagy csoportok a molekulák vagy szintén a szabad elektronok a elektrongáz a fémek találhatók . A látható tartományban a fotonok energiája a vegyértékes elektronok kötési energiájának tartományában van , amelyet gerjeszthet egy foton elnyelése a vezetősávban . Az érintett foton teljesen "kioltott". Ha a fotonok nagy része elnyelődik, egy anyag átlátszatlan (a későbbi effektusokat, például a rekombinációt itt kezdetben elhanyagoljuk). Az anyag sávszerkezete ezért (többek között) meghatározó az átláthatóság szempontjából.

Fontos, hogy a fotonok csak bizonyos „energiarészekben” ( kvantumokban ) szívódjanak fel . Ez azt jelenti, hogy csak egy bizonyos energiájú fotonok tudnak ilyen módon felszívódni. A magasabb vagy alacsonyabb energiájú fotonok változatlanok maradnak. A szigetelőanyagok , mint például az üveg, többnyire átlátszóak, mert sávrésük nagyobb, mint a látható fény fotonenergiája. Ezért ezeket a fotonokat a vegyérték elektronok nem képesek elnyelni. Ennek oka az anyag sávszerkezetében rejlik, amelyet például az atomok közötti távolság befolyásol. Az a tény, hogy az üvegben a vegyértékes elektronok nem gerjesztődnek a vezetősávba, és ezért nem állnak rendelkezésre töltésszállításra, azt is jelenti, hogy az üveg nem villamosan vezető. Azoknál a félvezetőknél , amelyeknek alacsonyabb a sávrés-energiája, a nagyobb energiájú fotonok (kék fény) elnyelődnek. A teljes optikai benyomás szempontjából ezek az anyagok ezért nem átlátszóak, még akkor sem, ha például átlátszóak a piros fényig. A színlenyomat azonban nem vezethető le közvetlenül a tiszta spektrális átlátszóságból.

A fényáteresztő képesség, mint a matt üveg esetében, általában nem meghatározó, hogy átlátszónak lehessen nevezni. A tejüveg esetében a fény durva felületen keresztül terjed, vagy az anyagban lévő részecskék szétszóródnak . Az átengedett fényt diffúz fénynek nevezzük , mivel nincs mögötte éles kép a tárgyakról. Ha csak sötétebb és világosabb területek láthatók, akkor az ember áttetszőségről beszél . Enyhén áttetsző anyagok esetében az áttetsző tulajdonságot áttetszőség helyett áttetszőségként határozzuk meg . A mély fény csak felületes áttetszőség.

Esemény

Az átlátszóságot általában gáznemű anyagokkal (pl. Levegővel ), de néhány folyékony és szilárd anyaggal, pl. B. tiszta víz , közönséges üveg és néhány műanyag. Ha az átlátszóság mértéke a fény hullámhosszától függ, akkor az átlátszó közeg színezett. Ez bizonyos fém-oxid - molekulák a pohárban, vagy (nagyobb) színű részecskék, mint például a színes füst hazugság. Ha sok ilyen színes részecske van jelen, akkor a gáz, folyadék vagy szilárd anyag átlátszatlan lesz , pl. B. vastag füst.

Üveg

Valószínűleg a legismertebb átlátszó szilárd anyag az üveg . A legtöbb technikai jelentőségű üvegtípus a szilikátüveg. A szilikátkeret kémiája biztosítja az elméleti átláthatósági ablakot 170 nm és 5000 nm között, amely teljes mértékben magában foglalja és meghaladja az ember számára látható területet. Az UV- tartományban a legkevésbé szignifikáns szilikátüvegek átlátszósága eléri a 300 nm-es kivételt. A kvarc és speciális hochborhaltige boroszilikát üvegek , szintén UV-C hőmérsékleten, még mindig jó átlátszósági tartományban vannak. Az infravörös tartományban a víz általi abszorpció már szórványosan történik 2500 nm körül, ami csökkenti az ottani átlátszóságot, mire a szilikáthálózat az átlátszóságot nullára hozza 4500–5000 nm körül. Mivel a fény látható területe szinte akadálytalanul halad át a szilikát üvegen, a szemünknek nincs színe. Másrészt a barna szemüvegek, például a sörösüvegekhez vagy gyógyszerekhez használt adalékanyagok olyan adalékokat tartalmaznak, amelyek a látható tartományban felszívódnak, és így a szemünknek színesnek tűnik.

Feltételesen átlátszó anyag

A feltételes fóliák a fototrópia és az elektrotrópia .

Fototrópia

A fototróp üveg átlátszó üveg, amely reagál az UV-fényre. Fotokróm néven is ismert . A fototrópia a lerakódott ezüst-halogenidet tartalmazó csapadék reverzibilis átalakításán alapul. A folyamat során az üveg színes.

A fototróp reakció egyszerű ábrázolása.

Különböző színek állíthatók elő az üvegben található halogenid típusától függően. Barna vagy szürke fotokróm szemüvegeket használnak a napszemüvegek előállításához , amelyek automatikusan sötétednek (gyorsan), ha a fényerő nagy, és újra átlátszóbbá válnak, ha a fényerő csökken (lassabban). A sebességkülönbség azon a tényen alapszik, hogy két ellentétes reakció között egyensúly alakul ki: A sötétedés a 0. rendű reakcióban megy végbe (minden megfelelő hullámhosszú beeső fénykvantum molekuláris átalakulást okoz). Ezzel szemben a fordított folyamat egy elsőrendű hőmérsékletfüggő reakció , amely exponenciális függvény szerint halad (ugyanazok az arányok ugyanabban az időben reagálnak, lásd a felezési időt ). Ezek a tulajdonságok azt jelentik, hogy az ilyen szemüvegek nem annyira alkalmasak autóvezetésre, ha a fényerő gyorsan egymás után változik; Az alagútba való belépéskor a szemüveg (túl) hosszú ideig sötét marad. Ha nagyon hideg és fényes - télen, amikor hó van - a szemüveg fekete; Sötétben lassan világossá válik, meleg víz alatt gyorsan lehetővé válik.

A fototrópia a fotoszintézisben is szerepet játszik .

Elektrotrópia

Az elektrotróp üveg olyan üvegforma, amely normál állapotában áttetsző, de átlátszatlan (átlátszatlan, hasonló a tejüveghez), és csak akkor válik átlátszóvá, ha elektromos feszültséget alkalmaznak. Ez folyékony kristályok segítségével történik , amelyek a normál üveg két rétege között helyezkednek el. Műszaki szempontból ezek az ablaktáblák az LC-kijelzőhöz hasonló módon működnek. Az elektrotrópikus üveget kapcsolható adatvédelmi képernyőként használják. A felhasználó maga döntheti el, mikor nézhet át az üvegen, és mikor nem. Alkalmazási példák: a limuzinok üvegfalai (pl. Maybach 57 és 62 ), valamint a vezetőfülke és a panorámatér ("társalgó") közötti válaszfalak az ICE 3 és az ICE T végkocsiiban , valamint a WC-ajtók, amelyek csak átlátszatlanná válnak, ha zárva vannak. Az elektrotróp szemüveg az úgynevezett intelligens szemüveghez tartozik .

irodalom

• Stephan A. Jansen, Eckhard Schröter, Nico Stehr (szerk.): Átláthatóság. Multidiszciplináris áttekintések az átlátszatlan jelenségeken és elméleteken keresztül, 1. kiadás, VS Verlag, Wiesbaden 2010, ISBN 978-3-531-17435-8 .
• Horst Scholze: Üveg - természet, szerkezet és tulajdonságok , 3. kiadás. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Braunschweig 1998, ISBN 3-540-08403-7 .
• Bettine Boltres: Amikor az üveg találkozik a Pharma-val: Betekintés az üvegre, mint elsődleges csomagolóanyagra , 1. kiadás. ECV Editio Cantor, Bad Wörishofen 2015, ISBN 978-3871934322 .

web Linkek

• Új átlátszó, elektromosan vezető rétegek, nedves kémiai eljárásokkal előállítva (hozzáférés: 2016. április 8.)

Egyéni bizonyíték

1. ^ Café Reichard. Letöltve: 2017. február 2 .