Was bestimmt, wie transparent ein Material ist?

Klassisches Licht ist die Überlagerung von Millionen von Photonen mit der Energie von$hν$, mathematisch bedeutet dies, dass ihre Wellenfunktionen addiert werden, um Licht und die von seinen Variationen getragenen Bilder zu erzeugen.

Nehmen wir Glas:

Damit das Material transparent ist, bedeutet dies, dass die von der Überlagerung getragenen Bildinformationen die gleichen Phasen und Energiephotonen tragen, sodass die Farben und Formen unverändert durchgehen. Das bedeutet, dass die Photonen elastisch mit dem gesamten Festkörper-Kristallgitter, aus dem das Glas besteht, gestreut werden sollten. dh einzelne Wellenfunktionslösungen sind photonen- + gitterelastische Streuung.

Es gibt Variationen davon, von farbigem Material, das einige Frequenzphotonen absorbiert und andere streuen lässt, wodurch das Gleichgewicht verändert wird, bis hin zu undurchsichtigem Material, das keine Bilder durchlässt, sondern Licht in einer Kombination aus Absorptions- und Reemissions-Streuern durchlässt. Völlig undurchsichtige Materialien absorbieren alle Photonen oder reflektieren sie, wobei die Energie in Gitterschwingungen und am Ende makroskopisch in Wärme umgewandelt wird.

Gleiches gilt für Reflexion, bei Glas erzeugt die elastische Streuung in Rückwärtsrichtung Reflexion. Bei einem Spiegel mit Silberrückseite ist die Reflexion eine elastische Streuung von Photonen auf der ersten atomaren Ebene des Silbergitters, aber der vordere Teil wird in Gitterschwingungen absorbiert.

Ich glaube, Ihre Frage besteht im Wesentlichen aus zwei Hauptteilen:

1. warum lässt ein material licht durch, das ist durchscheinend, was mehr als nur durchsichtig ist. Transparente Materialien sind nicht nur durchscheinend, sondern haben im gesamten Material einen einzigen Brechungsindex

Transluzenz (auch als Transluzenz oder Transluzidität bezeichnet) lässt Licht durch, folgt aber nicht unbedingt (wiederum auf makroskopischer Ebene) dem Snellschen Gesetz; Die Photonen können an einer der beiden Grenzflächen oder intern gestreut werden, wo sich der Brechungsindex ändert. Mit anderen Worten, ein durchscheinendes Material besteht aus Komponenten mit unterschiedlichen Brechungsindizes. Ein transparentes Material besteht aus Komponenten mit einem einheitlichen Brechungsindex. 1 Transparente Materialien erscheinen klar, mit dem Gesamterscheinungsbild einer Farbe oder einer beliebigen Kombination, die zu einem brillanten Spektrum jeder Farbe führt. Die entgegengesetzte Eigenschaft der Transluzenz ist die Opazität.

Grundsätzlich geht es in diesem Teil Ihrer Frage darum, dass das Material durchscheinend oder undurchsichtig ist. Die Antwort auf diese Frage ist, dass die Photonen, wenn sie mit dem Material interagieren, entweder:

1. reflektiert, das heißt, wenn ein Material die meisten einfallenden Photonen reflektiert, wie Metalle oder glänzende Materialien,

2. gebrochen, d. h. bestimmte Materialien brechen die meisten Photonen, wie Glas, bestimmte Kunststoffe, Kristalle, Wasser usw.

3. absorbiert (Aufheizen des Materials)

Nun ist es sehr wichtig zu verstehen, dass alle drei bei allen Materialien vorkommen, und es sind alles Wahrscheinlichkeiten. Metalle reflektieren die meisten Photonen und brechen nur sehr wenige Photonen und absorbieren einige (was das Material aufheizt).

Glas tut beides, bricht die meisten Photonen und reflektiert einige und absorbiert auch einige. Wenn Sie ein Glasfenster sehen, können Sie durchsehen und auch eine Reflexion, und einige werden das Glas auch erhitzen.

Sie fragen sich, wie ein Material entscheidet, wie viele dieser Photonen entweder reflektiert, gebrochen oder absorbiert werden. Die Antwort ist, dass dies ein QM-Prozess ist und die Struktur der Atome und Moleküle des Materials die Wechselwirkung und die Verhältnisse bestimmt.

https://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_and_translucency

2. und warum ist diese Brechung in bestimmten Fällen durch das Material, damit Bilder erkennbar bleiben (wie Glas)?

Diese Frage wird in der anderen Antwort beantwortet, und das ist elastische Streuung im gesamten Material, wenn Photonen gebrochen werden. Wenn diese Brechung das relative Energieniveau der Photonen sowie den relativen Winkel und die Phase beibehält, kann das Material dies tun übertragen ein erkennbares Bild, wie bestimmte Brillen.

Es ist sehr wichtig zu verstehen, dass bestimmte Materialien durchscheinend sind, Licht durchlassen oder sogar transparent sind und einen einzigen Brechungsindex im gesamten Material haben, aber dennoch kein erkennbares Bild übertragen können. Dies liegt daran, dass die Struktur des Materials so ist, dass die relativen Energieniveaus, der relative Winkel oder die Phase der Photonen nicht beibehalten werden. Es gibt bestimmte Kristalle wie diese, bestimmte Kunststoffe usw.

Wenn Sie durch bestimmte Materialien (Kristalle, Kunststoffe) schauen, sehen Sie, dass sie Licht durchlassen, aber die Bilder sind nicht erkennbar, weil die relativen Energieniveaus, Winkel und Phasen der Photonen nicht erhalten bleiben.