Непрозрачные объекты Основные характеристики
непрозрачные объекты это те, которые не позволяют свету проходить через себя. Когда свет освещает непрозрачный объект, молния не проходит через него. Многие материалы непрозрачны.
Большая часть света отражается от объекта или поглощается. Такие материалы, как дерево, камень и металлы непрозрачны для человеческого глаза.
Объекты могут быть непрозрачными, прозрачными или полупрозрачными. В отличие от непрозрачных материалов, прозрачные и полупрозрачные материалы пропускают через них свет..
Способность передавать свет варьируется от объекта к объекту; Количество света, которое может пройти через объект, зависит от его плотности молекул. Поскольку непрозрачные объекты более плотные, свет не может проходить через них.
Предметы и свет
Способность проникать через свет является одним из аспектов, который отличает материалы или объекты друг от друга.
Когда свет входит в контакт с объектом, он может взаимодействовать с ним по-разному. В непрозрачных материалах свет может вообще не светить.
Фактически, непрозрачные материалы поглощают свет, который светит на них. Тем не менее, немного света отражается обратно.
Каждый объект отражает световые волны разного цвета; некоторые объекты отражают волны синего света; это делает эти объекты голубыми для человеческого глаза. С другой стороны, другие объекты отражают желтый свет, поэтому они кажутся желтыми для человека.
Непрозрачность — это прилагательное, с помощью которого вы описываете объект, сквозь который вы не можете видеть, поэтому он не прозрачен. Например, кирпич непрозрачен, потому что свет не может пройти через него.
Большинство объектов могут быть описаны с этим прилагательным, потому что, когда лучи света освещают их, ни один не виден через себя. Большая часть света отражается одним и тем же объектом или поглощается и преобразуется в цвет.
Когда свет падает на непрозрачный объект, он поглощается им или отражается назад или рассматриваемым объектом.
Например, белые объекты отражают свет и поэтому холоднее. Но темные цвета поглощают свет и превращают его в тепло. Другие объекты поглощают некоторые световые волны, отклоняя другие.
С другой стороны, непрозрачные материалы — это объекты, которые имеют тень. Например, если вы поместите красное яблоко на солнце, оно создаст небольшую тень.
Это потому, что яблоко — непрозрачный объект; свет не проходит через это. Яблоко поглощает солнечный свет и отражает его волнами красного света, благодаря чему яблоко выглядит красным.
Основные характеристики
- Это материал, через который свет не может пройти.
- Вы не можете видеть сквозь эти объекты, поэтому их также можно назвать непрозрачными объектами.
- Цвет материала зависит от света, который он поглощает. Они избирательны: в зависимости от их химического состава они могут поглощать определенные частоты света, в то время как они могут отражать другие.
- Объект, расположенный на другой стороне этого материала, вообще не виден.
- У них есть тень.
примеров
Очень яркий пример — красное яблоко. Когда вы смотрите на это, красный цвет отражается. Это потому, что все цвета светового спектра поглощаются яблоком.
Поскольку никакой свет не может пройти сквозь объект, можно сказать, что яблоко непрозрачно.
10 самых актуальных непрозрачных материалов
- картон.
- сотовый.
- Памятники и скульптуры.
- металл.
- игра в кости.
- столешницы.
- таблицы.
- автомобилей.
- вазоны.
- Пьедрас.
Разница между непрозрачными, прозрачными и полупрозрачными объектами
Когда свет достигает объекта, он обычно имеет несколько частот или волн. Объекты имеют тенденцию поглощать выборочно; то есть они отражают или пропускают свет определенных частот.
Следовательно, объект может отражать зеленый свет, поглощая все остальные частоты видимого света..
Другой объект может избирательно пропускать синий свет, поглощая все другие последовательности видимого света.
Способ, которым видимый свет взаимодействует с объектом, зависит от частоты света, природы атомов в объекте и, часто, природы электронов в атомах объекта.
Некоторые материалы позволяют большей части падающего на них света проходить через материал без отражения.
Материалы, которые позволяют пропускать световые волны через себя, называются прозрачными объектами. Те, которые пропускают несколько световых волн, являются полупрозрачными объектами..
Следовательно, непрозрачный объект полностью противоположен полупрозрачному объекту, поскольку вместо света, проходящего через материал, он отражает свет. И разные объекты отражают разные цвета.
Обычный способ изменить прозрачность стекла или пластика — наполнить его порошком..
Небольшое количество элемента может придать цвет прозрачному предмету, как это происходит с солнцезащитными очками.
Большое количество светлого порошка, часто белого, может превратить объект в полупрозрачный..
Большое количество темной или черной начинки может превратить объект в непрозрачный.
Чтобы сделать объект полупрозрачным, может быть достаточно ввести достаточное натяжение материала при растяжении или изгибе его.
Источник
Почему предметы бывают прозрачными?
Отвечает Георгий Юрьевич Шахгильдян, кандидат химических наук, лектор культурно-просветительского проекта «Архэ».
Мы привыкли, что через окно можно посмотреть на улицу или во двор, а вот через стены и двери мы видеть не можем. Если они, конечно, не прозрачные. А что вообще значит «прозрачные»? Вопрос кажется наивным: материал прозрачный, если он способен пропускать через себя свет. Все мы с легкостью назовем прозрачные материалы: стекла, кристаллы, пластики. И еще проще назвать непрозрачные — все остальные. Вроде бы все просто: если мы видим через материал, то он прозрачный, если не видим, то непрозрачный.
Но давайте будем более точными в определениях. Что такое свет? Свет солнца, лампы или экрана телефона — все это часть электромагнитного излучения (ЭМИ). ЭМИ представляет собой распространяющееся изменение состояние электромагнитного поля, которое характеризуют различными показателями: длиной волны, частотой, энергией фотонов (квантов ЭМИ). В соответствии с этими показателями все ЭМИ условно делят на диапазоны: от «жесткого» гамма- и рентгеновского излучения к ультрафиолету (УФ), видимому, инфракрасному (ИК) и до радиоволн.
Практически со всеми видами ЭМИ мы сталкиваемся каждый день: в кабинете рентгенолога — с рентгеновским, греясь на солнце — с ультрафиолетовым, рядом с обогревателем — с инфракрасным, говоря по телефону или слушая радио — с радиоволнами. И, конечно же, мы непрерывно ощущаем видимое излучение — область ЭМИ, на прием которого «настроены» наши глаза. Вне зависимости от названия диапазонов разные виды излучения являются волнами и одновременно потоками квазичастиц — фотонов, которые непрерывно бомбардируют все и вся вокруг нас.
Свет может быть разный. Отсюда логично сделать вывод, что и прозрачность тоже может быть разной, в зависимости от того, о каком свете идет речь
Теперь давайте по-новому посмотрим на привычные нам прозрачные материалы, например на стекло. Для видимого диапазона ЭМИ стекло прозрачно, свет проходит через стекло, и мы отлично все видим сквозь этот материал. Однако для других диапазонов ЭМИ стекло перестает быть прозрачным материалом. Задумайтесь, можете ли вы загореть, сидя в солнечный день возле закрытого окна, сделанного из обычного стекла? Нет, и причина в том, что обычное (натрий-кальций-силикатное) стекло не пропускает излучение УФ-диапазона.
А если кто-то будет следить за вами в тепловизор (как в фильме «Хищник»), то вы сможете легко скрыться от наблюдателя, просто находясь за стеклом. Опять же потому, что стекло не прозрачно для большей части излучения ИК-диапазона, в котором человеческое тело излучает тепло и на которое настроены детекторы тепловизоров. Так одно и то же стекло может быть и прозрачным, и непрозрачным в зависимости от того, какое излучение через него проходит. Этот вывод распространяется и на другие известные нам прозрачные материалы: ведь то, что мы видим глазами, — лишь малая часть ЭМИ.
Теперь мы можем ответить на вопрос, который вынесли в начало текста: почему предметы бывают прозрачными? Если отвечать кратко и поверхностно, то потому, что эти предметы не поглощают ЭМИ. Причину прозрачности мы рассмотрим на заведомо упрощенных частных примерах.
Все твердые тела можно условно классифицировать в зависимости от их электронного строения на три типа: проводники, полупроводники и диэлектрики
Эта классификация находится в рамках зонной теории, которая вводит понятия энергетических зон: валентной, запрещенной и зоны проводимости. Стекла являются типичными диэлектриками. «Ширина» их запрещенной зоны (выраженная в энергии в электронвольтах) велика, и электроны из валентной зоны при обычных условиях никак не могут попасть в зону проводимости (кстати, именно поэтому стекло не проводит электрический ток).
Однако, когда мы облучаем наше стекло светом (то есть ЭМИ), падающие фотоны начинают взаимодействовать с электронами валентной зоны стекла. В упрощенном случае такое взаимодействие может быть выражено в том, что электрон поглотит энергию фотона, возбудится и перейдет в зону проводимости, после чего релаксирует («спустится») обратно в валентную зону. Однако для такого поглощения фотона электроном необходимо, чтобы фотон обладал энергией большей, чем ширина запрещенной зоны. В противном случае подобного поглощения не произойдет. Это наглядно демонстрируется при сравнении прозрачности стекла для видимого и УФ-излучения.
Энергия фотонов видимого излучения меньше, чем ширина запрещенной зоны стекол (или других прозрачных материалов). Поэтому они не поглощаются электронами материала и видимый свет проходит через стекло, делая его прозрачным. В то же время энергия фотонов УФ-излучения больше, чем ширина запрещенной зоны. Происходит поглощение энергии фотонов и возбуждение электронов, и стекло становится непрозрачным для УФ-излучения.
Необходимо отметить, что есть стекла, прозрачные в ультрафиолете (до определенного предела), например кварцевые, состоящие из чистого SiO2. Их структура такова, что ширина запрещенной зоны превышает энергию фотонов УФ-излучения.
В то же время есть много прозрачных, но окрашенных стекол — это результат химической технологии стекла. В состав стекол вводят ионы или наночастицы, которые взаимодействуют с фотонами видимого света с определенной энергией. В результате происходит поглощение света на определенной длине волны, что выражается в видимой нами окраске стекла. Также есть стекла, прозрачные только в УФ-диапазоне и непрозрачные в видимом диапазоне ЭМИ. В их состав введены красители, которые поглощают все фотоны видимого света. При этом ширина запрещенной зоны такого стекла достаточна для прохождения фотонов УФ-диапазона (стекла марки УФС).
Более того, прозрачными могут быть не только привычные нам диэлектрики, но и материалы, которые на первый взгляд совсем непрозрачны в видимом диапазоне. Пример тому — оптическая керамика, которая, как и обычная керамика, представляет собой спеченные частицы кристаллической фазы. Любая керамика является типичным диэлектриком и удовлетворяет требованиям ширины запрещенной зоны: она достаточно велика, чтобы фотоны видимого света не поглощались электронами. Однако непрозрачность обычной керамики связана с тем, что размер спеченных частиц очень велик и свет рассеивается на границах этих частиц. В оптической керамике для спекания используются нанопорошки. В результате материал состоит из спеченных нанокристаллов с размерами, во много раз меньшими длины волны видимого света, что позволяет ему проходить через материал, делая его прозрачным.
Георгий Юрьевич Шахгильдян, кандидат химических наук, ассистент кафедры химической технологии стекла и ситаллов РХТУ имени Д. И. Менделеева, участник конкурса «Первая кафедра», лектор культурно-просветительского проекта «Архэ»
Источник
# физика | Видимая и невидимая энергия Солнца
Солнечная инженерия является одним из направлений, над которым работают ученые. Состоит она в создании структур и процессов, позволяющих улавливать солнечную энергию, а затем использовать ее для нужд человеческой цивилизации. Солнечная энергия — это энергия, излучаемая светилом, вокруг которого вращается наша Земля. Сегодня мы узнаем о свойствах видимой и невидимой солнечной радиации и даже научимся «заваривать» чай с ее помощью.
Зримый и незримый свет
Поверхности Земли достигает преимущественно инфракрасная и ультрафиолетовая радиация, а также видимый свет. Инфракрасная радиация является невидимой для человека энергией излучения, которую кожа человека ощущает как тепло. Ее часто называют тепловыми волнами. Ультрафиолетовая радиация тоже невидима человеку. Кожа загорает под воздействием этой энергии, но ее излишек может быть вреден.
Видимый свет — это единственный тип энергии излучения, который способен различить человеческий глаз. Разные типы видимого света располагаются в порядке, определяемом своим энергетическим уровнем, формируют видимый спектр. Цвета видимого спектра располагаются в порядке от самого слабого до самого сильного: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, индиго и фиолетовый.
Энергия излучения может впитываться материалами, отражаться от них или проходить через них в зависимости от того, является ли материал прозрачным, полупрозрачным или непрозрачным.
Сквозь прозрачный материал, например, сквозь стекла очков, видимый свет проходит легко. Материал, позволяющий энергии излучения проходить через него, но рассеивающий его в разных направлениях, называют полупрозрачным. Примером такого материала может служить покрытое изморозью стекло. Если смотреть сквозь него, то все предметы будут размытыми.
Через непрозрачные материалы энергия излучения проходить не может. Впрочем, тот или иной материал является «непрозрачным» лишь для определенного типа энергии излучения, поэтому данное определение довольно относительно. К примеру, вы не можете видеть сквозь книгу. Это значит, что книга непрозрачна для видимого света.
Предметы могут быть прозрачными для одного типа энергии излучения и непрозрачными для другого. Например, стекло прозрачно для видимого и ультрафиолетового света, но непрозрачно для инфракрасной радиации.
В повседневной речи категория прозрачности применяется исключительно к видимому свету. Непрозрачные материалы могут либо впитывать, либо отражать энергию излучения, либо частично делать и то и другое. Это зависит от покрытия материала и нанесенной на него краски. Материалы с темным, тусклым и неровным покрытием впитывают больше энергии. Светлые, яркие и ровные предметы в большей степени отражают энергию.
Через чистое оконное стекло поступает больше света. Впитанный в материал видимый свет заставляет частицы двигаться быстрее и тем самым повышает температуру материала. Работающие над солнечными технологиями инженеры изучают особенности реакции тех или иных материалов на солнечную радиацию, чтобы затем использовать соответствующие задачам материалы в структурах, улавливающих солнечную энергию и позволяющих ее в дальнейшем использовать для обогрева и выработки электричества.
Оборудование и материалы
1 мерный 250-миллилитровый стакан; холодная вода из-под крана; 2 одинаковые стеклянные литровые банки с крышками; 2 чайных пакетика; алюминиевая фольга.
Ход эксперимента
Влейте по 250 миллилитров холодной воды в каждую из банок. Поместите в каждую из них по чайному пакетику. Закройте обе банки крышками. Оберните одну из банок алюминиевой фольгой, оставив необернутой только крышку. Обе банки поставьте под прямой солнечный свет. Спустя 15 минут осторожно встряхните каждую банку для того, чтобы сделать их содержимое однородным. Снимите с банок крышки. Освободите обернутую банку от алюминиевой фольги. А теперь сравните цвет «заварки».
«Чай» в обернутой фольгой банке будет лишь слегка коричневатым. В банке, которая оставалась прозрачной и открытой солнечным лучам, цвет «заварки» будет значительно темнее.
Почему так произошло?
В пакетиках содержатся небольшие кусочки чайных листов, содержащих коричневые частицы, которые быстрее растворяются в теплой воде, чем в холодной. Чем больше этих частиц растворилось, тем темнее «заварка».
Стекло непрозрачно для инфракрасной радиации (тепловых волн), но прозрачно для видимого света. Вода нагревается, впитывая проходящий через нее видимый свет. Чем теплее вода, тем быстрее коричневые частицы растворятся в ней. Алюминиевая фольга непрозрачна для видимого света и, следовательно, он не проникает в обернутую ею банку. Вода в этой банке холоднее и частицы растворяются в ней медленно. В итоге цвет «заварки» светлее.
Чай особенно актуален в свете того, что кофе, любимый напиток миллионов, может стать редкостью.
Источник