Warum sind nicht alle Objekte transparent?

Ich weiß, dass sichtbares Licht ungestört hindurchgehen muss, damit ein Objekt transparent ist. Mit anderen Worten, wenn die Lichtenergie hoch genug ist, um eines der Elektronen im Material anzuregen, wird es absorbiert und das Objekt wird somit nicht transparent. Wenn andererseits die Energie des Lichts nicht ausreicht, um eines der Elektronen im Material anzuregen, durchdringt es das Material, ohne absorbiert zu werden, und somit erscheint das Objekt transparent.

Meine Frage ist: Bei einem nicht transparenten Objekt wie einem Ziegelstein wird das Licht, wenn es von einem Elektron absorbiert wird, schließlich wieder emittiert. Wenn das Licht erneut emittiert wird, erscheint das Objekt nicht transparent, da das Licht im Wesentlichen durch das Objekt gegangen ist?

Aus biologischer Sicht wäre dies nicht sinnvoll, da wir dann keine Augen entwickelt hätten, wenn alle Objekte transparent wären, und wir daher nicht einmal das Wort "transparent" hätten.
Was Kumpel? Das ist Zirkellogik.

Antworten (3)

Damit ein Objekt transparent ist, muss das Licht in die gleiche Richtung mit der gleichen Wellenlänge wie anfangs emittiert werden. Wenn Licht auf einen Ziegelstein trifft, wird ein Teil davon in andere Richtungen reflektiert und der Rest wird in längeren, nicht sichtbaren Wellenlängen wieder emittiert. Aus diesem Grund ist ein Ziegel für sichtbares Licht undurchlässig.

Einige Materialien, die wir als transparent betrachten, wie Glas, sind für andere Lichtwellenlängen undurchlässig. Heutzutage sind beispielsweise die meisten Fenstergläser mit infrarot- und ultraviolettreflektierenden Filmen beschichtet, um die Isolierfähigkeit zu erhöhen. Sie können mit Ihren Augen gut durch diese hindurchsehen, aber ein infrarotbasiertes Nachtsichtsystem würde sie als undurchsichtige Objekte sehen. Ein weiteres Beispiel ist, dass die meisten Materialien für Radiowellen durchlässig sind, weshalb sowohl Radiosendungen als auch Radioteleskope so erfolgreich sind.

Warum sollte Licht die gleiche Wellenlänge haben? Gehen Informationen verloren, wenn ihre Wellenlänge geändert wird? Außerdem sagten Sie, dass ein Teil des Lichts zurückreflektiert wird, warum ist das so?
Ja, es gehen Informationen verloren, nämlich die Farbe des ursprünglichen Lichts.
Ich glaube nicht, dass das ganz richtig ist. Ein Objekt, das bei bestimmten Wellenlängen transparent ist, liegt nicht daran, dass es Photonen in die gleiche Richtung erneut emittiert, sondern daran, dass es sie von Anfang an nie absorbiert hat.
@thanby, er sagt nicht "re-emit", nur "emit". Wenn das Licht also nie absorbiert wird, wird es zwangsläufig in ungefähr der gleichen Richtung emittiert, in der es eingetreten ist. (Außerdem gilt es im allgemeinen Sprachgebrauch als transparent, selbst wenn Wellenlänge und Winkel leicht verzerrt sind, solange es immer noch ein angemessenes Bild erzeugt.)
window glass ... is coated with ... ultraviolet-reflective films to increase insulative capacityund hoffentlich auch, um Vögel daran zu hindern, hineinzufliegen
Ich denke nicht, dass dies eine vollständige oder zufriedenstellende Antwort ist, ohne das thermische Gleichgewicht, das detaillierte Gleichgewicht und die stimulierte Emission zu diskutieren. Wie kann beispielsweise Licht bei einer Wellenlänge absorbiert, aber bei längeren Wellenlängen emittiert werden, ohne eine Population angeregter Atome zu erzeugen?

Du sagst:

Bei einem nicht transparenten Objekt wie einem Ziegelstein wird das Licht, wenn es von einem Elektron absorbiert wird, schließlich wieder emittiert.

aber das ist nicht wahr. In einem Festkörper kann der angeregte Zustand zerfallen, indem Energie auf Gitterschwingungen übertragen wird, anstatt ein Photon zu emittieren. Das bedeutet, dass die Energie des einfallenden Photons in Wärme umgewandelt wird und das Photon für immer verloren ist.

Ja, aber bei manchen Objekten sollte das Licht reemittiert werden, oder?
Irgendwann wird diese Energie aufgrund von Wärmestrahlung immer noch als Photonen emittiert;) (obwohl Sie sie nicht von anderen Wärmeemissionen unterscheiden werden)
Wollen Sie damit sagen, dass dies ein Nichtgleichgewichtsprozess in dem Sinne ist, dass das Prinzip des detaillierten Gleichgewichts nicht gilt?
@RobJeffries: Nein, offensichtlich ist es ein Gleichgewichtsprozess, aber die Energie des einfallenden Photons kann den Ziegel auf verschiedene Weise verlassen, zB durch Leitung in die Umgebung des Ziegels. Ein einfallendes Photon bedeutet also nicht, dass ein Photon der gleichen Wellenlänge den Ziegel verlassen muss.
Das Prinzip des detaillierten Gleichgewichts besagt, dass im Gleichgewicht alle Raten für alle Prozesse durch ihre Kehrseite ausgeglichen sind. Ein Objekt, das Licht bei einer Wellenlänge absorbiert und bei einer anderen emittiert, kann nicht im Gleichgewicht sein. Was der Fall sein kann.

Ihr Problem ist, dass Licht drei Dinge tun kann, wenn es auf eine Wandoberfläche trifft: Es kann passieren (Transparenz), absorbiert (schwarzer Körper) oder zurückgestrahlt (Reflexion). Letztere übersehen Sie. Das heißt, Sie übersehen, dass es keine Begrenzung für die Richtung gibt, in der das Atom das Photon reflektieren kann. Wie groß ist die Chance, wieder in die ursprüngliche Richtung zu emittieren? Es ist im Grunde null. Können Sie über die Transparenz sprechen, wenn es keine Möglichkeit gibt, Ihre Photonen durchzulassen?

Tatsächlich hatte ich einmal das gleiche Missverständnis / die gleiche Frage in einer Physikstunde. Ich fragte: „Warum sehen wir statt der Sterne selbst ein Gas, das von fernen Sternen im Weltraum beleuchtet wird? Der Lehrer erklärte, dass die Photonen zwar auf die Gasatome treffen , dann aber in alle Richtungen emittiert werden . Deshalb sehen Sie den leeren Raum nicht, sondern beginnen ihn zu sehen, sobald die Wolke dort platziert ist. Der leere Raum strahlt nicht, aber die Wolke tut es.

Das gleiche passiert mit Reflexion. Die anregenden Photonen werden von der Oberfläche in alle Richtungen reflektiert, tief im Material sind sie jedoch nicht zu sehen. Da ein Bruchteil von ihnen absorbiert wird, werden sie alle nach einigen Re-Emissions-Absorptionen in der Tiefe der Materie absorbiert. Hier meine ich mit "Absorption" die Schwarzkörperabsorption. Die Photonen verschwinden und beschleunigen die thermische Bewegung der Atome. Nur diejenigen, die sofort in die Luft zurückreflektiert werden, bleiben sichtbar. Daher sind die meisten Objekte, die Sie sehen, weder transparent noch schwarz. Sie reflektieren das anregende Licht.

Ich kann auch nicht erklären, warum die meisten Reflexionen spiegelartig sind, was bedeutet, dass sie schräg fallen a , sie werden unter einem Winkel wieder abgestrahlt − a , obwohl sie willkürlich in alle Richtungen reemittiert werden, wie ich Ihnen sagte. Feynman hat versucht, dies populär zu erklären, aber ich bin gescheitert.

Auf jeden Fall kann der Ziegel die Photonen entweder auf Schwarzkörper-Weise absorbieren, aber eine beträchtliche Menge an Photonen von der Oberfläche reflektieren, bevor dies geschieht. Aufgrund von Absorption und Reflexion in alle Richtungen hat das Licht fast keine Chance, den Ziegelstein oder ein anderes Objekt zu passieren. Sie müssen den Reflexionsprozess in Ihr Bild integrieren.

Schlagen Sie „stimulierte Emission“ nach.
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