Springen naar inhoud

Lichtstraal door glas


  • Log in om te kunnen reageren

#1

gouwepeer

    gouwepeer


  • >250 berichten
  • 299 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 01 juni 2011 - 19:26

Als licht op een voorwerp valt worden de fotonen geabsorbeerd (elektronen nemen de energie op door naar een hogere energietoestand te gaan) en gereflecteerd als elektronen daarna weer naar een lagere energietoestand gaan.
Hoe komt het dat bij de meeste materialen licht gereflecteerd word en bij anderen licht word "doorgelaten"?
Elektronen draaien immers rond een atoomkern, dus op het moment van reflectie "staan" de elektronen in een andere positie dan tijdens absorptie.

Veranderd door gouwepeer, 01 juni 2011 - 19:28

login: yes
password: I don't know, please tell me
password is incorrect
login: yes
password: incorrect

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

kotje

    kotje


  • >1k berichten
  • 3330 berichten
  • Verbannen

Geplaatst op 01 juni 2011 - 20:24

Macroscopisch kennen we de terugkaatsingswetten en brekingswetten van het licht en kunnen we ze zelfs bewijzen. Hoe we ze microscopisch kunnen bewijzen weet ik niet.
Waarom een bepaalde stof licht weerkaatst en een andere licht doorlaat hoort denk ik bij de eigenschap van die stof. Het waarom ken ik niet.
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

#3

In physics I trust

    In physics I trust


  • >5k berichten
  • 7384 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 01 juni 2011 - 21:42

Absorptie hangt af van de frequentie van je straling en anderzijds ook van de dikte van het medium.

De brekingsindex is de 'som' van het collectief gedrag van je elektronen.

Veel heeft te maken met de kristalstructuur om te bepalen of licht al dan niet zal worden opgenomen of weerkaatst.
"C++ : Where friends have access to your private members." — Gavin Russell Baker.

#4

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 01 juni 2011 - 21:48

Het zijn niet de elektronovergangen die propagatie van licht in een materiaal verzorgen. Deze gaan dit juist tegen. Probeer maar eens UV licht door een glasvezel te krijgen...

Propagatie gebeurt in gassen, omdat ze ijl zijn.
In kristallen omdat mooi geordend zijn. De ordening zorgt voor constructieve interferentie van de secundaire golven in de propagatierichting en destructieve in alle andere richtingen.
De secundare golven komen niet door elektronen die terugvallen, maar door de interactie van de elektronenwolk met het invallende veld. De wolk oscilleert als een dipool mee met het oorspronkelijke veld en zendt zo zelf straling uit.

Reflectie, in plaats van propagatie, gebeurt typisch bij metalen. Hier zijn het de vrije elektronen die mee bewegen met het invallende veld, met als netto resultaat totale reflectie.

Bij halfgeleiders heb je beide effecten. Het kristal is doorlatend voor fotonen met een energie die lager ligt dan hun bandgap, maar niet doorlatend voor fotonen met hogere energie.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

#5

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3104 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 juni 2011 - 09:17

Propagatie gebeurt in gassen, omdat ze ijl zijn. In kristallen, omdat ze mooi geordend zijn.

Maar waarom gebeurt het dan in water en in glas, die beide niet ijl en niet geordend zijn?

#6

ZVdP

    ZVdP


  • >1k berichten
  • 2097 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 juni 2011 - 09:57

Goeie vraag ;)

Blijkbaar is een kristallijne structuur geen voorwaarde voor propagatie, enkel dan nog de afwezigheid van resonanties.
Maar ik vermoed dat er meer scattering zal optreden; men doet veel moeite om de attenuatie in glasvezels te verminderen, onder meer door ervoor te zorgen dat de dichtheid mooi constant blijft om niet voor scattering te zorgen.
"Why must you speak when you have nothing to say?" -Hornblower
Conserve energy: Commute with a Hamiltonian

#7

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 02 juni 2011 - 10:22

Dit is een hele moeilijke vraag en het duurt een boekwerk om het uit te leggen.

Een molecuul bestaat uit hele kleine deeltjes, de kern (protonen en neutronen) met daarom heen de elektronen zijn allemaal erg klein. Zoals het zonnestelsel bestaat een atoom uit grotendeels niks.

De deeltjes zijn vele malen kleiner dan de golflengte van het licht, we kunnen het dus niet hebben over normale reflectie van de zon op een bal. We moeten het licht als golfbeweging beschouwen.

De elektronen die rond de atomen vliegen kunnen naar een hogere energie overgaan zoals zvdp zegt. Dat gebeurt bij een bepaalde frequentie van het licht, Die frequentie van het licht wordt dan geabsorbeerd.

Het elektron valt echter snel weer terug en zendt het licht weer terug uit. Dat is dus reflectie.

Iets is transparant als voor die golflengte de elektronen nauwelijks kunnen overslaan naar een hogere energiewaarde. Het licht met die frequentie gaat er gewoon doorheen.

Metaal is reflectief omdat het geleidend is, het heeft genoeg conductie-band elektronen die met het licht kunnen reageren.

Als je licht met een bepaalde golflengte op een voorwerp schijnt, wil dat nog niet zeggen dat die golflengte ook wordt gereflecteerd. De aangeslagen elektronen kunnen namelijk via een tussenstap terugvallen. Die tussenstappen zullen hogere frequenties hebben dan de originele golflengte.

#8

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3104 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 02 juni 2011 - 18:13

Dus als ik het goed begrijp is er geen eenvoudige reden waarom licht wel door glas gaat, maar niet door hout? Tenminste, meer uitleggend dan te zeggen: in hout kunnen elektronen wel naar een hogere energietoestand geexciteerd worden door de fotonen en in glas niet?

Als je licht met een bepaalde golflengte op een voorwerp schijnt, wil dat nog niet zeggen dat die golflengte ook wordt gereflecteerd. De aangeslagen elektronen kunnen namelijk via een tussenstap terugvallen. Die tussenstappen zullen hogere frequenties hebben dan de originele golflengte.

Ik neem aan dat je grotere golflengtes of kleinere frequenties bedoelt?

#9

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3053 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 03 juni 2011 - 08:10

Hout is anders omdat het geen homogeen materiaal is, een rechtdoorgaande lichtbundel ontmoet dan veel inhomogeniteiten die de bundel verzwakken, door een afwijkende brekingindex die reflecties produceert, en door pigment. Je kunt beter twee homogene materialen met elkaar vergelijken, zoals diamant en grafiet.

Wat ik me n.a.v. de bandgap-verklaring afvraag is of glas een elektrische geleider wordt als het beschenen wordt met ultraviolet. Elektronen die de bandgap overbruggen zouden immers in de geleidingsband terechtkomen.

#10

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 05 juni 2011 - 10:44

@ PA, inderdaad, lagere frequenties, hogere golflengtes, minder energie.

Hout is inderdaad een beetje een raar materiaal als voorbeeld. Hout bestaat grotendeels uit cellulose. Dit is een polymeer dat je als film kunt maken en dan heb je cellofaan, welk transparant is. De meeste polymeren zijn transparant, mits je er een kleurstof in doet. Ook kan de kristalstructuur het materiaal mat doen lijken zoals geloof ik bij teflon (PTFE)

@Jkien, Ook al word het elektron aangeslagen wil dat niet zeggen dat het in een conductieband komt. Die is er namelijk geen.

#11

physicalattraction

    physicalattraction


  • >1k berichten
  • 3104 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 06 juni 2011 - 17:59

Dan reformuleer ik mijn opmerking uit bericht 8 tot:

Dus als ik het goed begrijp is er geen eenvoudige reden waarom licht wel door glas gaat, maar niet door grafiet? Tenminste, meer uitleggend dan te zeggen: in grafiet kunnen elektronen wel naar een hogere energietoestand geexciteerd worden door de fotonen en in glas niet?


@DPW: Waarom heeft glas geen conductieband? Is dit omdat de energie van een eventuele conductieband hoger ligt dan de vacuum energie en een elektron dus eerder vrij zal zijn dan aangeslagen?

#12

gouwepeer

    gouwepeer


  • >250 berichten
  • 299 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 06 juni 2011 - 20:02

De elektronen die rond de atomen vliegen kunnen naar een hogere energie overgaan zoals zvdp zegt. Dat gebeurt bij een bepaalde frequentie van het licht, Die frequentie van het licht wordt dan geabsorbeerd.
Het elektron valt echter snel weer terug en zendt het licht weer terug uit. Dat is dus reflectie.

Houd dit in dat een neutronenster bij gebrek aan elektronen niet zichtbaar is, maar alleen via zwaartekracht waarneembaar?
login: yes
password: I don't know, please tell me
password is incorrect
login: yes
password: incorrect

#13

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 07 juni 2011 - 21:07

De theorie die ik daar over heb, kan ik niet onderbouwen, dus mag ik hier eigenlijk niet verkondigen.
Wordt daar ook geregeld over teruggefloten. Maar toch maar even.
Stel dat fotonen afgebogen worden door de massa of lading van de molekulen.
Dan krijg je ook een golfverscheinsel als bij de wave in een stadion.
Dan zou een foton ook afgebogen worden, en is niet minimaal 2 naast elkaar nodig.
Door de regelmatige rangschikking van bijvoorbeeld glas gaan de fotonen uiteindelijk toch rechtdoor in het optisch medium maar worden alleen afgebogen bij de grensvlakken.
Doordat bij hout de fotonen van verschillende kleuren anders afgebogen worden, gaan sommige kleuren rond en weerkaatsen dan. Andere kleuren worden dan geabsorbeerd door de molekulen of atomen. Dit kan ook verklaren dat na het optisch dichter medium het licht weer met volle snelheid verder gaat, het is nooit langzamer gegaan, maar heeft een gebochelde weg afgelegd, waardoor het er langer over doet.

#14

DePurpereWolf

    DePurpereWolf


  • >5k berichten
  • 9240 berichten
  • VIP

Geplaatst op 07 juni 2011 - 21:45

Houd dit in dat een neutronenster bij gebrek aan elektronen niet zichtbaar is, maar alleen via zwaartekracht waarneembaar?

Er is geen manier om dit onderwerp uit te leggen zonder er andere dingen bij te halen ;) daarom is het een moeilijk onderwerp.

Ook neutronen en protonen kunnen een bepaalde energie toestanden hebben en dus licht uitzenden. Alleen gebeurt dat niet met optische golflengtes. Maar bijvoorbeeld met radiogolven.

#15

sirius

    sirius


  • >250 berichten
  • 336 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 09 juni 2011 - 14:04

Net als PA vraag ik me ook af waarom glas geen conductieband zou hebben.

Als hij boven de vacuum energie zou liggen zou dat geen probleem moeten zijn aangezien het hier over een bulk electronische toestand gaat en het niet uitmaakt of een electron met dezelfde energie in vacuum een vrij electron is.

Anderson localizatie als het gevolg van wanorde zou kunnen optreden, maar doorgaans aan de rand van een band, hierdoor verdwijnt de band niet.

Wat zie ik over het hoofd?
Duct tape is like the force: it has a dark side, a light side and it holds the universe together.





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures