En la kampo de optiko, travidebleco (ankaŭ nomita pelucideco aŭ diafaneeco) estas la fizika posedaĵo de permesado de al lumo pasi tra la materialo sen esti disigita.
Sur makroskopa skalo (unu kie la grandeco esploris estas multe, multe pli grandaj ol la ondolongo de la fotonoj koncernitaj), la fotonoj povas esti diritaj sekvi Snell's Juron.
Travidebleco (ankaŭ nomita translucence aŭ transklareco) estas super-aro de travidebleco: ĝi permesas al lumo pasi tra, sed ne nepre (denove, sur la makroskopa skalo) sekvas la leĝon de Snell;
la fotonoj povas esti disigitaj ĉe aŭ de la du interfacoj kie ekzistas ŝanĝo en indekso de refrakto, aŭ interne.
En aliaj vortoj, diafana medio permesas la transporton da lumo dum travidebla medio ne nur permesas la transporton de lumo sed enkalkulas bildformacion.
La kontraŭposedaĵo de travidebleco estas maldiafaneco.
Travideblaj materialoj prezentiĝas klaraj, kun la totala aspekto de unu koloro, aŭ ajna kombinaĵo gvidanta ĝis brila spektro de ĉiu koloro.
#000001
Kiam lumo renkontas materialon, ĝi povas interagi kun ĝi laŭ pluraj malsamaj manieroj.
Tiuj interagoj dependas de la ondolongo de la lumo kaj la naturo de la materialo.
Fotonoj interagas kun objekto per iu kombinaĵo de reflektado, sorbado kaj dissendo.
Kelkaj materialoj, kiel ekzemple glaco kaj pura akvo, elsendas multon da la lumo kiu falas sur ili kaj reflektas malmulton de ĝi;
tiaj materialoj estas nomitaj optike travideblaj.
Multaj likvaĵoj kaj akvaj solvaĵoj estas tre travideblaj.
Foresto de strukturaj difektoj (malplenoj, fendetoj, ktp.) kaj molekula strukturo de la plej multaj likvaĵoj kaŭzas plejparte elstaran optikan dissendon.
#000002
Materialoj kiuj ne elsendas lumon estas nomitaj maldiafanaj.
Kvanto tiaj substancoj havas kemian kunmetaĵon kiu inkludas kio estas referitaj kiel sorbad centroj.
Multaj substancoj estas selektemaj en sia sorbado de blanka lumo
Ili absorbas certajn partojn de la videbla spektro reflektante aliajn.
La frekvencoj de la spektro kiuj ne estas absorbitaj estas aŭ reflektitaj reen aŭ elsenditaj por nia fizika observado.
Tio estas kio kaŭzas koloron.
La malfortiĝo de lumo de ĉiuj frekvencoj kaj ondolongoj ŝuldiĝas al la kombinitaj mekanismoj de sorbado kaj disvastigo.
#000003
Travidebleco preskaŭ povas disponigi perfektan kamuflaĵon por bestoj kapablaj atingi ĝin.
Tio estas pli facila en malklar-klera aŭ malklara marakvo ol en bona lumo.
Multaj marbestoj kiel ekzemple meduzo estas tre travideblaj.
#000004
2 Malpeze disvastigo en solidoj 2.1
3 Sorbado de lumo en solidoj 3.1
#000005
kun konsidero al la sorbado de lumo, primaraj materialaj konsideroj inkludas:
#000006
Sur la elektronika nivelo, okupiteco de la ultraviolaj kaj videblaj (UV-vido) partoj de la spektro dependas de ĉu la elektronorbital'oj estas spacigitaj (aŭ "quantigitaj") tia ke ili povas absorbi kvanton de lumo (aŭ fotono) de specifa frekvenco, kaj ne malobservas selektadregulojn.
Ekzemple, en la plej multaj glasoj, elektronoj havas neniujn haveblajn energinivelojn super ili ene de atingeblo de tio asociita kun videbla lumo, aŭ se jes, ili malobservas selektadregulojn, signifante ke ekzistas neniu rimarkebla sorbado en puraj (nedopita) okulvitroj, igante ilin idealaj travideblaj materialoj por fenestroj en konstruaĵoj.
Sur la atoma aŭ molekula nivelo, fizika okupiteco de la infraruĝa parto de la spektro dependas de la oftecoj de atomaj aŭ molekulaj vibradoj aŭ kemiaj ligoj, kaj de selektadreguloj.
Nitrogeno kaj oksigeno ne estas forcej-efikaj gasoj ĉar ekzistas neniu sorbado ĉar ekzistas neniu molekula dipolmomento.
En la kampo de sobhan kumarpaŭzostreko
#000007
kun konsidero al la disvastigo de lumo, la plej kritika faktoro estas la longoskalo de iu aŭ ĉiuj tiuj strukturaj ecoj relative al la ondolongo de la lumo estanta disigitaj.
#000008
Kristala strukturo: ĉu aŭ ne la atomoj aŭ molekuloj elmontras la "longdistancan ordon" konstatitan en kristalkorpoj.
Vitreca strukturo: disigaj centroj inkludas fluktuojn en denseco aŭ kunmetaĵo.
Microstructure: disigaj centroj inkludas internajn surfacojn kiel ekzemple grenlimoj, kristalografaj difektoj kaj mikroskopaj poroj.
Organikaj materialoj: disigaj centroj inkludas fibron kaj ĉelstrukturojn kaj limojn.
#000009
Difuza reflektado - Ĝenerale, kiam lumo frapas la surfacon da (ne-metala kaj ne-vitreca) solida materialo, ĝi resaltas en ĉiuj indikoj pro multoblaj reflektadoj per la mikroskopaj neregulaĵoj ene de la materialo (ekz., la grenlimoj de polikristala materialo, aŭ la ĉelo aŭ fibro limoj de organika materialo), kaj proksime de it surfaco, se ĝi estas malglata.
Difuza reflektado estas tipe karakterizita per omni-unudirektaj reflektadperspektivoj.
La plej multaj el la objektoj videblaj al la nuda okulo estas identigitaj per difuza reflektado.
Alia esprimo ofte uzita por tiu speco de reflektado estas "malpeza disvastigo".
Malpeza disvastigo de la surfacoj de objektoj estas nia primara mekanismo de fizika observado.
#000010
Malpeza disvastigo en likvaĵoj kaj solidoj dependas de la ondolongo de la lumo estanta disigita.
Limoj al spacaj skvamoj de videbleco (uzanta blankan lumon) tial ekestas, depende de la frekvenco de la lumondo kaj la fizika dimensio (aŭ spaca skalo) de la disiga centro.
Videbla lumo havas ondolongoskalon sur la ordo de duona mikrometro (unu'omilionono de metro).
Disvastigo centras (aŭ partikloj) kiel etulo kiam unu mikrometro estis observitaj rekte en la lummikroskopo (ekz., Brown'a moviĝo).
#000011
Optika travidebleco en polikristalaj materialoj estas limigita per la kvanto de lumo kiu estas disigita per iliaj mikrostrukturaj trajtoj.
Malpeza disvastigo dependas de la ondolongo de la lumo.
Limoj al spacaj skvamoj de videbleco (uzanta blankan lumon) tial ekestas, depende de la frekvenco de la lumondo kaj la fizika dimensio de la disiga centro.
Ekzemple, ĉar videbla lumo havas ondolongoskalon sur la ordo de mikrometro, disigi centrojn havos grandecon sur simila spaca skalo.
Primaraj disvastigcentroj en polikristalaj materialoj inkludas mikrostrukturajn difektojn kiel ekzemple poroj kaj grenlimoj.
Aldone al poroj, la plej multaj el la interfacoj en tipa metalo aŭ ceramika objekto estas en la formo de grenlimoj kiuj apartaj malgrandegaj regionoj de kristala ordo.
Kiam la grandeco de la disvastigcentro (aŭ grenlimo) estas reduktita sub la grandeco de la ondolongo de la lumo estanta disigita, la disvastigo jam ne okazas laŭ iu signifa mezuro.
#000012
En la formado de polikristalaj materialoj (metaloj kaj ceramikaĵo) la grandeco de la kristalaj grajnoj estas determinita plejparte per la grandeco de la kristalaj partikloj prezentas en la krude materialon dum formacio (aŭ premanta) de la objekto.
Krome, la grandeco de la grenaj limskvamoj rekte kun partiklograndeco.
Tiel redukto de la origina partiklograndeco bone sub la ondolongo de videbla lumo (proksimume 1/15 el la malpeza ondolongo aŭ ĉirkaŭ 600/15 = 40 Nm) eliminas multon da lumdisvastigo, rezultigante diafanan aŭ eĉ travideblan materialon.
#000013
Komputilmodeligado de lumdissendo tra diafana ceramika alumino-tero montris ke mikroskopaj poroj kaptitaj proksime de grenlimoj funkcias kiel primaraj disvastigcentroj.
La volumenofrakcio de poreco devis esti reduktita sub 1% por altkvalita optika dissendo (99.99 procentoj de teoria denseco).
Tiu celo estis facile plenumita kaj tre montrita en laboratorioj kaj esplorinstalaĵoj tutmonde uzante la emerĝantajn kemiajn pretigmetodojn ampleksitajn per la metodoj de sun-ĝela kemio kaj nanoteknologio.
#000014
Travidebla ceramikaĵo kreis intereson en iliaj petskriboj por altaj energiolaseroj, travideblaj kirasoofenestroj, raketnazoj por termofilaj misiloj, radiadodetektiloj por ne-detrua testado, altenergifiziko, kosmoesploro, sekureco kaj medicinaj bildigoj aplikoj.
Grandaj laser elementoj faritaj de travidebla ceramikaĵo povas esti produktitaj je relative malalta kosto.
Tiuj komponentoj estas liberaj de interna streso aŭ interna duobla refrakto, kaj permesas relative grandajn dopajn nivelojn aŭ optimumigitajn kutim-dizajnitajn dopajn profilojn.
Tio igas ceramikan laserelementojn precipe gravaj por alt-energiaj laseroj.
#000015
La evoluo de travideblaj panelproduktoj havos alian potencialon avancita aplikoj inkluzive de alta forto, efik-rezistemaj materialoj kiuj povas esti utiligitaj por hejmaj fenestroj kaj tegmentfenestroj.
Eble pli grava estas tiuj muroj kaj aliaj aplikoj plibonigis totalan forton, precipe por alt-tondaj kondiĉoj trovitaj en altaj sismaj kaj ventmalkovroj.
Se la atendataj plibonigoj en mekanikaj trajtoj portas eksteren, al la tradiciaj limoj viditaj dum glazurado de areoj en hodiaŭ konstruregularoj povus rapide konveni malmodernaj se la fenestrareo fakte kontribuas al la tondrezisto de la muro.
#000016
Nuntempe haveblaj infraruĝaj travideblaj materialoj tipe elmontras avantaĝinterŝanĝon inter optika efikeco, mekanika forto kaj prezo.
Ekzemple, safiro (kristala alumino-tero) estas fortega, sed ĝi estas multekosta kaj malhavas plenan travideblecon ĉie en la 3-5-mikrometra mez-infraruĝa intervalo.
Yttria estas plene travidebla de 3-5 mikrometroj, sed malhavas sufiĉan forton, malmolecon, kaj termikan ŝokreziston por alt-efikecaj aerspacaj aplikoj.
Ne surprize, kombinaĵo de tiuj du materialoj en la formo de la yttrialuminiogrenato (YAG) estas unu el la pintrezultuloj en la kampo.
#000017
Sorbado de lumo en solidoj
#000018
Kiam lumo frapas objekton, ĝi kutime havas ne nur ununuran frekvencon (aŭ ondolongon) sed multajn.
Objektoj havas emon selekteme absorbi, reflekti aŭ elsendi lumon de certaj frekvencoj.
Tio estas, unu objekto eble reflektos verdan lumon absorbante ĉiujn aliajn frekvencojn de videbla lumo.
Alia objekto eble selekteme elsendos iluziaĵon absorbante ĉiujn aliajn frekvencojn de videbla lumo.
La maniero en kiu videbla lumo interagas kun objekto estas dependa sur la frekvenco de la lumo, la naturo de la atomoj en la objekto, kaj ofte la naturo de la elektronoj en la atomoj de la objekto.
#000019
Kelkaj materialoj permesas multon da la lumo kiu falas sur ili por esti elsendita tra la materialo sen esti reflektita.
Materialoj kiuj permesas la dissendon de lumondoj tra ili estas nomitaj optike travideblaj.
Kemie pura (nedopita) glaco kaj pura rivero aŭ fonta akvo estas ĉefekzemploj de tio.
#000020
Materialoj kiuj ne permesas la dissendon de iuj lumondofrekvencoj estas nomitaj maldiafanaj.
Tiaj substancoj povas havi kemian kunmetaĵon kiu inkludas kio estas referitaj kiel sorbadcentroj.
La plej multaj materialoj estas verkitaj de materialoj kiuj estas selektemaj en sia sorbado de lumfrekvencoj.
Tiel ili absorbas nur certajn partojn de la videbla spektro.
La frekvencoj de la spektro kiuj ne estas absorbitaj estas aŭ reflektitaj reen aŭ elsenditaj por nia fizika observado.
En la videbla parto de la spektro, tio estas kio kaŭzas koloron.
#000021
Kolorcentroj estas ĉefrespondecaj por la aspekto de specifaj ondolongoj de videbla lumo tute ĉirkaŭ ni.
Moviĝi de pli longa (0.7 mikrometroj) al pli mallongaj (0.4 mikrometroj) ondolongoj: ruĝa, oranĝa, flava, verda kaj blua (ROWGB) povas ĉiu esti identigita per niaj sencoj en la aspekto de koloro per la selektema sorbado de specifaj lumondofrekvencoj (aŭ ondolongoj).
Mekanismoj de selektema lumondsorbado inkludas:
#000022
Elektronika: Transiroj en elektronaj energiniveloj ene de la atomo (ekz., pigmentoj).
Tiuj transiroj estas tipe en la ultraviolaj (UV) kaj/aŭ videblaj partoj de la spektro.
Resonanco en atomaj/molekulaj vibrational reĝimoj.
Tiuj transiroj estas tipe en la infraruĝa parto de la spektro.
#000023
En elektronika sorbado, la frekvenco de la alvenanta lumondo estas ĉe aŭ proksime de la energiniveloj de la elektronoj ene de la atomoj kiuj kunmetas la substancon.
En tiu kazo, la elektronoj absorbos la energion de la lumondo kaj pliigos sian energistaton, ofte moviĝante trans de la nukleo de la atomo en eksteran ŝelon aŭ orbital.
#000024
La atomoj kiuj ligas kune por igi la molekulojn de iu speciala substanco enhavi kelkajn elektronojn (donitajn per la atomnumero Z en la perioda diagramo).
Revoko ke ĉiuj lumondoj estas elektromagnetaj en origino.
Tiel ili estas trafitaj forte dum venado en kontakton kun negative ŝargis elektronojn en materio.
Kiam fotonoj (individuaj pakaĵetoj de lumenergio) venas en kontakto kun la valentelektronoj de atomo, unu el pluraj aĵoj povas kaj okazos:
#000025
Molekulo absorbas la fotonon, iom da el la energio povas esti perditaj per lumeco, fluoreskeco kaj marfosforesko.
Molekulo absorbas la fotonon kiujn rezultojn en reflektado aŭ disvastigo.
Molekulo ne povas absorbi la energion de la fotono kaj la fotono daŭras sur sia pado.
Tio rezultigas dissendon (disponigis neniujn aliajn sorbadmekanismojn estas aktivaj).
#000026
Plej de la tempo, ĝi estas kombinaĵo de ĉi-supra kiu okazas al la lumo kiu trafas objekton.
La ŝtatoj en malsamaj materialoj varias en la intervalo de energio kiun ili povas absorbi.
La plej multaj glasoj, ekzemple, blokas ultraviolan (UV) lumon.
Kio okazas estas la elektronoj en la vitro absorbas la energion de la fotonoj en la UV-intervalo ignorante la pli malfortan energion de fotonoj en la videbla lumspektro.
Sed ekzistas ankaŭ ekzistantaj specialaj vitro specoj, kiel specialaj specoj de borosilikatvitro aŭ kvarco kiuj estas UV-penetreblaj kaj tiel permesas altan dissendon de transviola lumo.
#000027
Tiel, kiam materialo estas prilumita, individuaj fotonoj da lumo povas fari la valentelektronojn de atomtransiro al pli alta elektronika energinivelo.
La fotono estas detruita en la procezo kaj la sorbita radiada energio estas transformita al elektra potenciala energio.
Pluraj aĵoj tiam povas okazi al la sorbita energio: ĝi povas esti re-elsendita per la elektrono kiel radiada energio (en tiu kazo la totala efiko estas fakte disvastigo de lumo), disipita al la resto de la materialo (t.e. transformita en varmecon), aŭ la elektrono povas esti liberigita de la atomo (kiel en la fotelektraj kaj Compton efikoj).
#000028
Kiam lumondo de antaŭfiksita frekvenco frapas materialon kun partikloj havantaj la saman aŭ (resonancajn) vibrational frekvencojn, tiam tiuj partikloj absorbos la energion de la lumondo kaj transformos ĝin en varmenergion de vibrational moviĝo.
Ĉar malsamaj atomoj kaj molekuloj havas malsamajn naturajn frekvencojn de vibrado, ili selekteme absorbos malsamajn frekvencojn (aŭ partoj de la spektro) de infraruĝa lumo.
Reflektado kaj dissendo de lumondoj okazas ĉar la frekvencoj de la lumondoj ne egalas la naturajn resonfrekvencojn de vibrado de la objektoj.
Kiam infraruĝa lumo de tiuj frekvencoj frapas objekton, la energio estas reflektita aŭ elsendita.
#000030
Se la objekto estas travidebla, tiam la lumondoj estas pludonitaj al najbaraj atomoj tra la plejparto de la materialo kaj re-elsenditaj sur la kontraŭa flanko de la objekto.
Tiaj frekvencoj de lumondoj laŭdire estas elsenditaj.
#000031
Objekto ne povas esti travidebla aŭ ĉar ĝi reflektas la alvenantan lumon aŭ ĉar ĝi absorbas la alvenantan lumon.
Preskaŭ ĉiuj solidoj reflektas parton kaj absorbas parton de la alvenanta lumo.
#000032
Kie malpezaj faloj sur bloko el metalo, ĝi renkontas atomojn kiuj estas malloze pakitaj en regula krado kaj " maro de elektronoj " moviĝantaj hazarde inter la atomoj.
En metaloj, la plej granda parto de tiuj estas ne-ligadaj elektronoj (aŭ liberaj elektronoj) kontraste al la ligaj elektronoj tipe trovitaj en kovalente ligitajn aŭ jone kunligis ne-metalajn (izolajn) solidojn.
En metala bendo, ĉiuj eblaj ligaj elektronoj povas facile esti perditaj je la atomoj en kristala strukturo.
La efiko de tiu senlokigo estas simple troigi la efikon de la "maro de elektronoj".
Kiel rezulto de tiuj elektronoj, la plej granda parto de la alvenanta lumo en metaloj estas reflektita reen, kio estas kial ni vidas brilan metalsurfacon.
#000033
Se dielektrika materialo ne inkludas lum-sorbajn aldonajn molekulojn (pigmentoj, tinkturfarboj, kolorformikoj), ĝi estas kutime travidebla al la spektro de videbla lumo.
Kolorcentroj (aŭ tinkturfarbmolekuloj, aŭ "dopiformikoj") en dielektriko absorbas parton de la alvenanta lumondo.
La ceteraj frekvencoj (aŭ ondolongoj) estas liberaj esti reflektitaj aŭ elsenditaj.
Tio estas kiom kolora vitro estas produktita.
#000035
La plej multaj likvaĵoj kaj akvaj solvaĵoj estas tre travideblaj.
Ekzemple, akvo, kuiroleo, frotbildalkoholo, aero, kaj tergaso estas ĉiu klaraj.
Foresto de strukturaj difektoj (malplenoj, fendetoj, ktp.) kaj molekula strukturo de la plej multaj likvaĵoj kaŭzas ĉefe ilian elstaran optikan dissendon.
La kapablo de likvaĵoj "resanigi" internajn difektojn per viskoza fluo estas unu el la kialoj kial kelkaj fibrecaj materialoj (ekz., papero aŭ ŝtofo) pliigas sian ŝajnan travideblecon kiam malsekigite.
La likvaĵo plenigas multajn malplenojn igantajn la materialon pli strukture homogena.
#000036
[ citaĵo bezonis ] Malpeza disvastigo en ideala difekt-libera kristala (ne-metala) solido kiu disponigas neniujn disvastigcentrojn ĉar alvenantaj lumondoj estos pagendaj ĉefe al iuj efikoj de anharmoneco ene de la ordigita krado.
Lightwave dissendo estos tre unudirekta pro la tipa anizotropeco de kristalaj substancoj, kiu inkludas ilian geometrian simetrian grupon kaj Bravais-kradon.
Ekzemple, la sep malsamaj kristalaj formoj de kvarc silicoksido ( siliciodioksido, SiO2) estas ĉiuj klaraj, travideblaj materialoj.
#000037
Optike travideblaj materialoj temigas la respondon de materialo al alvenantaj lumondoj de vico da ondolongoj.
Gvidita lumonddissendo per frekvenco selektemaj ondgvidistoj implikas la emerĝantan kampon de fibroptiko kaj la kapablon de certaj vitrecaj kunmetaĵoj por funkcii kiel dissendmedio por intervalo de frekvencoj samtempe ( multi-reĝima optika fibro) kun malgranda aŭ neniu interfero inter konkurantaj ondolongoj aŭ frekvencoj.
Tiu resonanca reĝimo de energio kaj datumtranssendo per elektromagneta (malpeze) onddisvastigo estas relative senperdaj.
#000038
Kiam malpeze vojaĝi en densa medio trafas limon laŭ kruta angulo, la lumo estos tute reflektita.
Tiu efiko, nomita totala interna reflektado, estas uzita en optikaj fibroj por limigi lumon en la kerno.
Lumo vojaĝas laŭ la fibro resaltante malantaŭa kaj antaŭen de la limo.
Ĉar la lumo devas frapi la limon kun angulo pli bonega ol la kritika angulo, nur lumo kiu eniras la fibron ene de certa intervalo de anguloj estos disvastigita.
Tiu vico da anguloj estas nomita la akceptokonuso el la fibro.
La grandeco de tiu akceptokonuso estas funkcio de la refraktaindica diferenco inter la kerno kaj protektmetalizo de la fibro.
Optikaj ondgvidistoj estas utiligitaj kiel komponentoj en integraj optikaj serilokaroj (ekz. kombinite per laseroj aŭ lum-Eligantaj Diodoj, LEDoj) aŭ kiel la dissendmedio en loka kaj longa transportaj optikaj komunikaj sistemoj.
#000040
Termika IR Radiation kaj Misil-gvidado
#000046
Travideblo aŭ travidebleco estas eco de materio aŭ materialo tralasi lumon tiel, ke objekto videbla tra ĝi estas tute aŭ parte rekonebla fare de rigardanto antaŭ ĝi.
#000048