Lihtsustatult põhjustab osakesi sisaldavate keskkondade läbipaistvust analoogselt ülalillustreeritud helilainetega lainete see omadus, et kui ette jäänud objekt on oluliselt väiksem lainepikkusest, siis laine taastub sellest mõõdudes. Aatomite diameetrid on alla poole nanomeetri kuid nähtava valguse lainepikkus on ~1000 korda suurem. Erandiks on materjalid mille elektronkihid omastavad kergesti kiirguse footonid nagu metallides kus elektronid voolavad aatomite vahel vabamalt. Läbipaistvus väheneb ka lainepikkusest suuremate defektide tekkel nagu vee külmumisel pragude ja pooride tõttu.
Kui osake neelab footoni siis see saab soojuseks või footon kiirgub igas suunas laiali mis tähendab erijuhtudel materjali peeglina käitumist.
Raadiolainete piirkonnas on energiahulk üldiselt liiga madal, et neelduda ja selline kiirgus läbib materjale hästi kuigi see võib mõjutada nende pöörlemist nagu seda tehakse NMR skännerites raadiolainetega.
Infrapunakiirgus neeldub rohkem põhjustades tavaliselt soojenemist.
Nähtav valgus neeldub väga kiiresti olles sellega kergesti blokeeritud paljude materjalide poolt kuid tehes need ka nähtavaks valguse tagasi kiirgamisega pärast footoni neeldumist. Elektronkihtidel on palju energiatasemeid nähtava valguse energiaga tasemete jaoks mida võib näha kasvõi ainete põlemisel kui kindla energia hulgaga muutused elektronkihtides annavad leegile materjalile omase värvuse, sest eraldunud footonid on järjepidevalt nende tasemete vahelise erinevuse energiaga.
Klaas on läbipaistev valgusele kuna selle elektronidel pole energiatasemeid nähtava valguse neelamiseks kuid sobivaid energiatasemeid on infrapuna jaoks mistõttu klaas ei lase infrapunavalgust hästi läbi. Praktikas lisatakse klaasi värvimisel veidi selliseid aineid mis neelaks osade lainepikkustega valguse kuid mitte nii suures koguses, sest läbipaistvus võib liigse kogusega tugevalt nõrgeneda või kaduda.
Röngten- ja gammakiirguse korral on footoni energia liiga kõrge, et aatom saaks seda omastada ja materjal muutub kiirgusele läbipaistvamaks.
Üheks teiseks oluliseks läbipaistvuse mõjutajaks on materjali optilise telje suund. Kristalli läbib optilise teljega paralleelses suunas leviv valgus normaalselt kuid sellega mingi teise nurga all leviv valgus jaguneb kaheks omavahel ristisuunas polariseeritud valguskiireks.
Mõttelises ristlõikes läbi optilise telje oleks optilised omadused selles tasapinnas igas suunas ühesugused. Mittekristalsetel ainetes ei ole enamasti valguse jaotumist kaheks.
Tahkete ainete läbipaistvus eeldab tühimike ja pragude puudumist ning vedelike ja gaaside suhteliselt hea läbipaistvus võrreldes tahkete ainetega seisneb tavaliselt selliste probleemide puuduses.
Kõikumised tiheduses ja struktuuris ning tühimikud mõjutavad materjali murdumisnäitajat ja sellega ka seda kohta läbiva valguse levimissuunda. Tavaliselt on objektid nähtavad selle pärast, et valguse levimiseks liiga ebaühtlane struktuur hajutab ja peegeldab valguse igas suunas laiali. Metallides ja kivimites on tavaliseks läbipaistvuse takistajaks pisikeste mõne mikromeetriste terakeste piirialad. Nähtava valguse läbilaskmiseks peaks terad ja teised kõrvalekalded olema alla 40 nanomeetrised.
Klaasi materjalid neelavad enamasti ka UV kiirguse.
Metallides on tavaliseks takistuseks valgusele paljude vabade elektronide ringivool, mis põhjustavad tavaliselt valguse tagasi peegeldumist.
Elektrilistes insulaatorites (näiteks klaas ja plastmass) on elektronide liikumine tugevalt takistatud ja sellised materjalid kalduvad ka valgust läbi laskma kuni struktuursed ebaühtlused valgust ei takista.
Struktuursete kõrvalekallete mõju saab vähendada kergesti voolavate ainetega nagu vesi, mis teeb näiteks paberi või riided rohkem läbipaistvaks ühtlustades materjali optilisi omadusi.
Levides tihedamas keskkonnas ja jõudes suhteliselt paralleelse nurga all piirialani peegeldub valgus tagasi materjali siseosa suunas mistõttu see sisemine peegeldumine säilitab fiiberoptilistes kaablites signaali tugevust vaatamata paljudele piirialade tabamisele. Läbisegi liikuvad valgussignaalid ei mõjuta üksteist peaaegu üldse ja korraga võib sama kiu sees vahendada eri suundadega levivaid signaale.
Elektrilise mõjul muutuva läbipaistvusega klaasid
Vedelkristalle kasutavad PDLC (polymer dispersed liquid crystal) aknad sisaldavad palju väikeseid kristalle mis levivad vabaolekus juhuslikult ringi takistades valgust. Elektri mõjul need joonduvad ja hakkavad valgust läbi laskma.
Elektrokroomilised aknad on tavaolekus läbipaistvad ja muutuvad elektri mõjul läbipaistmatuks.
Elektrokroomilisus on materjali omadus muuta oma värvi elektri mõjul. Elekteri läbijuhtimisel kaotavad sellise materjali molekulid elektrone ja tekkinud positiivse laengu tõttu levitakse negatiivse laenguga elektroodi suunas kus asub ka elektrokroomiline kiht. Kui ioonid jõuavad sellesse kihti, siis muutub klaas vähem läbipaistvaks. Kindla tooni säilitamiseks pole tingimata vaja elektrit kulutada pärast esialgse muutuse teket.
Läbipaistvate elektroodidena kasutatakse muutlikes klaasides näiteks indium tinaoksiidi (ITO).
Elektrokroomilised ained on tihti ülalillustreeritud põhistruktuuriga. R kohtades on mõlemas otsas enamasti samad keemilised grupid. Etüül viologeenis (EV) on R kohtades etüülgrupid (CH3-CH2-).
Näiteid pinge muutmisel tekkinud EV värvidest.
Elektrokroomilised klaasidel võib muutumiseks piisata 1 voldisest pingest. Sellised klaasid saavad muuta lisaks valgusele ka läbiva soojuse hulka. Osakeste orienteerumist põhjustavad muutlikud aknad lasevad suurema pinge korral valgust paremini läbi.
No comments:
Post a Comment