Wie kann WLAN Wände durchdringen, wenn sichtbares Licht dies nicht kann?

Unterschiedliche Moleküle und unterschiedliche kristalline Strukturen haben frequenzabhängige Absorptions-/Reflexions-/Übertragungseigenschaften. Im Allgemeinen kann Licht im für den Menschen sichtbaren Bereich mit geringer Absorption durch Glas dringen, aber nicht durch Ziegel. UV kann gut durch Kunststoff dringen, aber nicht durch Glas auf Silikatbasis. Funkwellen können durch Backstein und Glas dringen, aber nicht gut durch eine Metallbox. Jeder dieser Unterschiede hat eine etwas andere Antwort, aber jede Antwort basiert auf molekularer Resonanz oder kristalliner Struktur (oder deren Fehlen) oder elektrischer Leitfähigkeit.

Fazit: Es gibt keine allgemeingültige Antwort auf das Warum$\lambda_A$geht durch Material X aber$\lambda_B$nicht.

Die Art und Weise, wie Licht, Radiowellen oder Mikrowellen mit Materie interagieren, erfolgt durch elektromagnetische Wechselwirkung mit den mikroskopisch kleinen geladenen Teilchen. Je nach Energie der Photonen, aus denen die Strahlung besteht, können mit diesen Ladungen unterschiedliche Arten der Anregung auftreten. Mit zunehmender Energie kann die Strahlung Molekülrotationen, Molekülschwingungen, elektronische Polarisation, elektronische Anregung, Ionisation, atomare Anregung und so weiter verursachen.

Das WLAN arbeitet in der Mikrowellenfrequenz und dies kann nur Rotationen oder vielleicht Vibrationen an den Molekülen erzeugen. Beim Durchdringen des Materials und der Wechselwirkung mit den Molekülen verliert die Mikrowelle Energie durch Wärme. Im Allgemeinen sind diese Verluste jedoch gering und die Mikrowelle kann weit in das Material eindringen.

Licht hingegen interagiert mit Materie über elektronische Anregung oder elektronische Polarisation. Es gibt eine ziemlich allgemeine Theorie, die die Elektronen in Festkörpern beschreibt, die Bandtheorie genannt wird . Demnach haben die Elektronen entlang Energiebändern verteilte Energieniveaus im Bereich von wenigen Elektronenvolt. Darüber hinaus sind diese Bänder durch "verbotene Ebenen", die Bandlücken genannt werden, getrennt. Bei Leitern ist das letzte Band (Valenzband) nur teilweise gefüllt, während es bei Isolatoren vollständig gefüllt ist. Diese Tatsache ist entscheidend für die elektrischen und optischen Eigenschaften des Materials.

Angesichts der Häufigkeit$\nu$des Photons, aus der seine Energie berechnet werden kann

$$E=h\nu.$$ Insbesondere die Photonen, aus denen das sichtbare Licht besteht, haben Energien, die ungefähr dazwischen liegen $1.8\, \mathrm{eV}$(Rotlicht) zu $3.1\, \mathrm{eV}$(violettes Licht). Wenn Sie Licht in ein Material mit einer Bandlücke von weniger als einfallen lassen $1.8\, \mathrm{eV}$dann kann jedes Photon ein Elektron aus dem Valenzband in das Leitungsband anregen. Die Elektronen emittieren dann dieses Photon und der Gesamteffekt ist, dass das Material undurchsichtig wird. Andererseits, wenn das Material eine Bandlücke größer als hat $3.1\, \mathrm{eV}$kein Photon (im sichtbaren Bereich) kann absorbiert werden. Das Material ist dann lichtdurchlässig, beispielsweise ein Glas. Durch die elektronische Polarisation wird Licht auch in transparentem Material absorbiert, sodass ein sehr dickes Glas weniger Licht durchlässt.

Wenn Sie die Energie des Photons weiter erhöhen, sagen wir in den ultravioletten Bereich, dann gibt es selbst bei Glas Übergänge zwischen Valenzband und Leitungsband, und das Glas ist für UV-Licht so undurchlässig wie Holz für sichtbares Licht.