Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning 18 frågor/svar hittade Ljud-Ljus-Vågor [20643] Minskar antalet fotoner som färdas i materian med en viss faktor, vilket gör att vi ej kan se alla objekt som genomskinliga? För hur kommer det sig att fotonerna inte lyckas få atomerna att vibrera eller elektronerna att byta bana i ett material som ej är genomskinligt, utan istället blir värmeenergi? Svar: För det första är reflektion en del i ogenomskinlighet. Om det sker excitationer så måste det exciterade tillståndet sönderfalla till grundtillståndet. Detta kan ske på många sätt, och en del av dessa innebär kollisioner med mediets atomer vilket blir värmeenergi. Se även Transparency_and_translucency och fråga 20393 . Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [20526] Svar: Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [20521] Ursprunglig fråga: Svar: Kvarts Kvarts består huvudsakligen av kiseldioxid, SiO2. Kvarts finns i ett otal varianter, men i sin rena form är det kristallinskt och genomskinligt. Om kristallerna är små är det mjölkaktigt ogenomskinligt eftersom ljuset reklekteras i alla riktningar av de små kristallerna. Färgade varianter av kvarts innehåller någon förorening eller kan ha påverkats av joniserande strålning. Glas består till en stor del av kvarts. Till skillnad från kvarts är glas amorft, dvs icke kristallinskt. Det är detta som gör att glas i ren form är genomskinligt. Energin för synligt ljus räcker inte till för att excitera molekylerna och det finns inga plana kristallytor som kan reflektera ljuset. Se vidare Glass#Optical_properties , fråga 170 och 20393 . Nyckelord: genomskinlighet [18]; *kemi [22]; Ljud-Ljus-Vågor [20393] Ursprunglig fråga: En del diamanter är färglösa medans andra diamanter har kraftiga färger. Vad är orsaken? Svar: Transparenta och genomlysande material absorberar inte ljusenergin. Det beror på att ljusets fotoner inte har rätt energi för att göra excitationer i materialets molekyler eller kristallgitter. För synligt ljus är det elektronernas excitationer som är relevanta, medan infraröd strålning kan absorberas av atomernas rörelser. (Transparens_(optik) ) Färgen hos en kristall bestäms inte av kristallstrukturen utan av förekomsten av tillstånd som kan absorbera ljus med en viss våglängd. För synligt ljus med våglängder 750 - 400 nm är fotonenergin 1.65 - 3.1 eV (se länk 1). Både kol (diamant) och kisel har fyra kovalenta bindningar. Normalt befinner sig elektronerna i valensbandet, se nedanstående figur från Band_gap#List_of_band_gaps . En perfekt, ren diamant är helt genomskinlig. Kisel är grått med en metallisk lyster. Hur kan vi förstå detta? För att kristallen skall bli färgad måste synligt ljus kunna växelverka med elektroner. Dessa måste lyftas från valensbandet till ledningsbandet där de är fria att röra sig över hela kristallen. För detta måste de passera det förbjudna området - bandgapet. Kols fyra kovalenta bindningar är mycket starka medan kisels är betydligt svagare. Detta reflekteras i att bandgapet för diamant är 5.5 eV och för kisel 1.11 eV (länken band_gap ovan). Maximala energin för synligt ljus är 3.1 eV (se ovan), vilket betyder att synligt ljus inte kan växelverka med diamant. En ren diamant är alltså genomskinlig och ser färglös ut. En anledning till att kolbindningarna är mycket starkare (kol bildar mycket stabila kedjor medan kiselkedjor är ganska instabila) är att kolatomen är mycket mindre än kiselatomen vilket gör kovalenta bindningar i kol kortare och därmed starkare. En annan skillnad mellan kol och kisel är att diamant är en isolator (inga fria elektroner som kan transportera ström) medan kisel är en halvledare med elektroner som lätt kan exciteras till ledningsbandet vid rumstemperatur. Med det låga värdet på bandgapet i kisel kan en kiselkristall absorbera alla våglängder, så kisel ser gråaktigt ut. Eftersom det även finns en del elektroner i ledningsbandet (metaller har många elektroner i ledningsbandet) är det inte förvånande att kisel har en metallisk lyster. Om en diamant innehåller föroreningar (andra ämnen än kol) eller om kristallstrukturen inte är perfekt tillkommer mindre bandgap vilka kan exciteras med synligt ljus. Dessa diamanter blir därför färgade. Se vidare Diamond_color , Diamant#Färg och Silicon . Nyckelord: färg/färgseende [39]; genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [20108] Svar: Se vidare Transparens_(optik) och Beers_lag . Se även fråga 19928 och 18004 . Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [19928] Svar: Se vidare Transparens_(optik) och fråga 18004 . Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [18923] I vatten så växer röda alger längst ner eftersom de använder sin komplementfärg som är blått.
Hur kan det komma sig att blått ljus når längre än rött i vatten? Svar: För luft är det fråga om Rayleigh-spridning som ökar starkt med minskande våglängd, se fråga 13750 . Absorption av synligt ljus visas i nedanstående figur av absorptionskoefficienten från Electromagnetic_absorption_by_water . Man ser att blått ljus absorberas mycket lite medan rött ljus absorberas c:a 3 storleksordningar (en faktor 1000) mer. Värdet vid minimet vid 420 nm motsvarar 50% absorption på c:a 250 m. I synligt ljus och infrarött är det vattenmolekylens vibrationstillstånd som orsakar absorptionen. Se fråga 15323 och länk 1 för svar på frågan "varför är vatten blått?". I fråga 10888 behandlas orsaken till att de flesta växter är gröna. Nyckelord: genomskinlighet [18]; vatten/is [49]; Ljud-Ljus-Vågor [18256] Hur förklarar man det på ett enkelt sätt? Svar: Se även fråga 170 . Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [18004] Svar: Vanligt ljus växelverkar med atomer/molekyler i ett fast ämne. Om det finns lediga energinivåer på ett avstånd som passar ihop med ljusets våglängd (egentligen energi), så kan ljuset absorberas. Om det inte finns sådana nivåer (som i t.ex. ofärgat glas) så släpps allt ljus igenom. Om bara vissa våglängder absorberas får vi ett genomskinligt men färgat föremål, t.ex. rubin eller ölflaska. Fritt rörliga elektroner (som i metaller) gör att ljus speglas i ytan. Metaller är därför ofta ogenomskinliga. Röntgenstrålning har så hög energi att de kan helt slå ut elektroner ur en atom. Röntgenstrålning kallas därför joniserande strålning. Sannolikheten att en röntgenfoton skall växelverka är direkt relaterad till antalet elektroner. Eftersom tunga ämnen som bly innehåller fler elektroner per volymsenhet (atomnumret är stort, densiteten är hög) än lätta ämnen som kol och syre är tunga ämnen mer effektiva på att stoppa röntgenstrålning. Det är anledningen till att du kan se ben på en röntgenbild: ben har högre densitet och högre atomnummer, innehåller t.ex. kalcium, än mjukdelar, bestående mest av kol, väte och syre. Se vidare genomskinlighet . Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [15556] Svar: Effekten man har t.ex. i en identifikationsparad är att det ena rummet är väl upplyst och det andra är mörkt. Sett från det ljusa rummet dominerar reflexerna från fönstret så det fungerar som en spegel. Sett från det mörka rummet finns mycket lite reflexer, så man ser in i det ljusa rummet. Addendum 16/1/08: Marcus var inte riktigt nöjd med svaret, här är ett sammandrag av hans synpunkter: Foliet ser uppenbarligen olika ut från olika håll: ena sidan är blank som en spegel medan den andra är mörkt matt. Detta förstärker uppenbarligen den avsedda effekten. Om man emellertid tittar genom foliet på t.ex. en lampa, så ser man tydligt att transmissionen är samma från båda hållen. Det måste vara så - om man kunde konstruera en perfekt "diod" för ljus skulle våra atomfysiker bli extatiska. I Wikipedia-artikeln Mirror#Two-way_versus_one-way_mirrors_and_windows står det: Med en envägsspegel skulle man alltså utan att tillföra energi få värme att gå från en kallare till en varmare kropp i strid med termodynamikens andra huvudsats. Det vi har är alltså ett halvgenomskinligt folie som är blankt på ena sidan och matt på den andra. Den blanka sidan ger maximalt störande reflexer (monteras alltså mot det man vill observera), medan reflexerna minimeras på den andra sidan för att inte störa observationen. Den matta sidan är antingen absorberande eller diffust spridande. Jag vet inte hur man tillverkar foliet. I mikroskop ser man bara mörkare områden bland de genomskinliga (folien belystes i transmission). Jag gissar man förångar en metall som får fastna på en plastfolie. Den fria ytan skulle sedan kanske göras matt genom t.ex. oxidation. Men detta är bara en gissning. Nyckelord: spegel [10]; genomskinlighet [18]; ljusreflektion [18]; #ljus [63]; termodynamik [17]; Ljud-Ljus-Vågor [15323] Svar: Nyckelord: ljusreflektion [18]; genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [10888] Ursprunglig fråga: Svar: Man kan använda detta faktum att växterna alltså bara kan tillgodogöra sig två våglängder (rött och blått) genom att använda speciellt avstämda lysdioder som belysning, se länk 1. Man spar alltså en massa energi genom att bara belysa med de våglängder växterna kan tillgodogöra sig, jämfört med att använda en vanlig glödlampa som till en stor del strålar i våglängder växterna inte han någon nytta av. Här är en video från Lunds universitet om växternas färseende och användning av lysdioder i växthus: Länk 2 är från ett företag som tillhandahåller LED-belysning för växthus. /*fa2010_2 Se även fråga 16891 Nyckelord: färg/färgseende [39]; lysdiod [14]; genomskinlighet [18]; #ljus [63]; 1 http://www.hydrogrowled.com/index.php?option=com_content&view=article&id=13&Itemid=17 Ljud-Ljus-Vågor [170] Svar: Inne i ett material kan elektronerna endast finnas i vissa bestämda energinivåer. För att elektronen ska kunna ta upp fotonens energi ("käka upp fotonen") så
måste fotonens energi passa mellan två energinivåer. I
många material ligger energinivåerna tätt och de är då inte genomskinliga. I andra material som t ex glas, vatten, luft
och diamant finns det "luckor" i elektronernas energinivåer. Då finns det ingen möjlighet för absorption av fotoner och materialet blir genomskinligt. Genomskinligheten hos ett visst material beror alltså mycket på våglängden hos strålningen. Om man t.ex. skickar in vitt ljus genom ett finger, så absorberas de korta våglängderna, och de långa våglängderna (rött ljus) går igenom. Fingret ser alltså rött ut. Om det finns flera luckor i absorptionsförmågan så kan flera färger gå igenom. Den färg man uppfattar blir då enligt den normala färgblandningen, se Color Addition Simulator . Nyckelord: genomskinlighet [18]; färg/färgseende [39]; Ljud-Ljus-Vågor [4482] Svar: I en vit yta exciteras normalt inte någon elektronnivå. I allmänhet rör
det sig om genomskinliga
material. Snö är ett bra exempel. Alla vet vi ju att is är genomskinlig,
den absorberar inte synligt ljus. Däremot reflekterar isen ljus. Snö består
ju av massor av små iskristaller, som reflekterar ljuset hit och dit. Till
slut har ljuset förlorat all känsla för riktningen, alltså varifrån det
kom. Det är ganska stor chans att det åter når snöytan, och åker ut i en
godtycklig riktning. Det är så en vit yta funkar. Vit målarfärg innehåller
pigment, som är genomskinliga kristaller med högt brytningsindex, till exempel
titandioxid (n=2.6). Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [4741] Svar: E = h * f (h = Plancks konstant, f = frekvensen) För att denna foton ska kunna
absorberas i ett material, måste det finnas elektronövergångar med
denna energi. I annat fall blir materialet genomskinligt för strålning
av denna våglängd. Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [3856] Svar:
En fysikalisk teori gör aldrig anspråk på att beskriva den "sanna"
verkligheten. Man ska hellre betrakta den som en modell, och
beroende på vilken aspekt av ett system man är intresserad av,
kan man använda ganska olika modeller. Helst ska de inte vara
motsägelsefulla.
Här gäller det att diskutera två aspekter av ljus i genomskinliga material
(glas):
1. Varför är ljusets hastighet lägre i glas än i vakuum?
2. Varför är glas genomskinligt?
Det var den första frågan vi försökte svara dig på. Här tar vi tillfälle
att förtydliga. Det är inte elektroner som ljuset reagerar med i glaset.
Där finns nämligen inga fria elektroner. Det är i stället materialet som
helhet som ljuset reagerar med, och reaktionen är egentligen lika
"virtuell" som den i vakuum, eftersom ingen energi avges. I ett
material som glas kan molekylerna (tveksamt begrepp när det gäller
glas) deformeras av ett elektriskt fält. Man talar om ett dielektrikum.
Man kan
tänka sig ett glas, där energi från ljuset kan avges till en elektron.
Men då blir detta glas ogenomskinligt. Koboltglas (blått glas) släpper
igenom blått ljus, men är ogenomskinligt i andra färger. Alltså,
i koboltglas finns en "lucka" mellan elektronernas energinivåer,
som svarar mot energin hos blått ljus. Därför är koboltglas
genomskinligt i blått ljus. Se även fråga 3815 Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [2702] Svar: Vatten är alltså genomskinligt
därför att det inte finns några absorptionsband i det synliga området. Den färg man ser när man tittar på en stor volym vatten beror även på vilka våglängder som sprids mest. Blått ljus sprids mer än rött, så vatten se blå/grönt ut. Se Color_of_water för mer om vattnets färg. Se även fråga 1230 Nyckelord: genomskinlighet [18]; Ljud-Ljus-Vågor [1230] Samma sak för grafit, släpper den
igenom ljus av annan våglängd än synligt ljus? Om ni kan svara
så skulle jag uppskatta en ganska ingående förklaring och om ni
vet vore en litteraturhänvisning bra.
Tack på förhand.
Svar: Diamant är däremot inte genomskinligt för mer kortvågigt ljus.
För grafit gäller samma sak som för diamant det är bara det att bandgapet
är mycket mindre. Därför absorberas allt synligt ljus.
Läs Läroböcker i fasta tillståndets fysik behandlar dessa saker utförligt. Ett ex
på bra lärobok är Kitell: "Solid State Physics".
Nyckelord: genomskinlighet [18]; Frågelådan innehåller 7624 frågor med svar. ** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
|
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar.