Прозрачность и полупрозрачность
В области оптики прозрачность ( также называемая прозрачностью или прозрачностью ) — это физическое свойство , позволяющее свету проходить через материал без заметного рассеяния света. Можно сказать, что в макроскопическом масштабе (в котором размеры намного больше длин волн рассматриваемых фотонов ) фотоны следуют закону Снеллиуса . Полупрозрачность (также называемая полупрозрачностью или полупрозрачностью) пропускает свет, но не обязательно (опять же, в макроскопическом масштабе) следует закону Снеллиуса; фотоны могут рассеиваться на любом из двух интерфейсов или внутри, где есть изменение показателя преломления . Другими словами, полупрозрачный материал состоит из компонентов с разными показателями преломления. Прозрачный материал состоит из компонентов с одинаковым показателем преломления. [1] Прозрачные материалы кажутся прозрачными, с общим видом одного цвета или любой комбинации, приводящей к яркому спектру каждого цвета. Противоположным свойством полупрозрачности является непрозрачность .
Когда свет сталкивается с материалом, он может взаимодействовать с ним несколькими различными способами. Эти взаимодействия зависят от длины волны света и природы материала. Фотоны взаимодействуют с объектом посредством некоторой комбинации отражения, поглощения и пропускания. Некоторые материалы, такие как листовое стекло и чистая вода , пропускают большую часть падающего на них света и мало отражают его; такие материалы называются оптически прозрачными. Многие жидкости и водные растворы обладают высокой прозрачностью. Отсутствие структурных дефектов (пустоты, трещины и т.п.) и молекулярная структура большинства жидкостей во многом определяют превосходное оптическое пропускание.
Материалы, не пропускающие свет, называются непрозрачными . Химический состав многих таких веществ включает так называемые центры поглощения . Многие вещества избирательно поглощают частоты белого света . Они поглощают определенные части видимого спектра и отражают другие. Частоты спектра, которые не поглощаются, либо отражаются, либо передаются для нашего физического наблюдения. Это то, что порождает цвет . Затухание света всех частот и длин волн происходит из-за комбинированных механизмов поглощения и рассеяния . [2]
Прозрачность может обеспечить почти идеальную маскировку для животных, способных ее достичь. Это легче сделать в тускло освещенной или мутной морской воде , чем при хорошем освещении. Многие морские животные , такие как медузы , очень прозрачны.
Что касается рассеяния света , наиболее важным фактором является масштаб длины любой или всех этих структурных особенностей по отношению к длине волны рассеиваемого света. К основным материалам относятся:
Диффузное отражение . Как правило, когда свет падает на поверхность твердого (неметаллического и нестеклянного) материала, он отражается во всех направлениях из-за многократного отражения от микроскопических неровностей внутри материала (например, границ зерен поликристаллического материала ). материал, или клетка , или волокнограницы органического материала) и его поверхностью, если она шероховатая. Диффузное отражение обычно характеризуется всенаправленными углами отражения. Большинство объектов, видимых невооруженным глазом, идентифицируются по диффузному отражению. Другим термином, обычно используемым для этого типа отражения, является «рассеяние света». Рассеяние света от поверхностей объектов — наш основной механизм физического наблюдения. [3] [4]
.gif)
