Własności optyczne materii. Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

Transkrypt

1 Własności optyczne materii Jak zachowuje się światło w zetknięciu z materią?

2

3 Właściwości optyczne materiału wynikają ze zjawisk: Absorpcji Załamania Odbicia Rozpraszania Własności elektrycznych

4 Refrakcja atmosfery

5 Zakrzywienie biegu promieni w atmosferze Ziemi Współczynnik załamania powietrza zależy od jego gęstości. Im gęstość powietrza jest mniejsza, tym bardziej wartość jego współczynnika załamania zbliża się do 1. Gęstość powietrza maleje wraz z wysokością. A zatem współczynnik załamania powietrza również maleje wraz z wysokością. Jest to przyczyną zakrzywiania się promieni świetlnych przechodzących przez atmosferę. W wyniku tego zakrzywienia ciała niebieskie widzimy na niebie nieco wyżej, niż widzielibyśmy wówczas, gdyby nie było atmosfery.

6 Zjawisko rozproszenia światła Oddziaływanie światła z cząsteczkami atmosfery jest odpowiedzialne za odbieraną przez nas barwę nieba. W części widzialnej światła słonecznego najsilniej rozproszone jest światło fioletowe, trochę słabiej niebieskie. Niebo widzimy jako niebieskie, gdyż ludzkie oko lepiej odbiera światło niebieski niż fioletowe. Im grubsza jest warstwa atmosfery, przez którą przechodzi światło, tym światło o mniejszych długościach fal jest bardziej rozproszone.

7

8 Zmiana obserwowanej barwy Słońca wynikająca ze zmian wysokości Słońca na niebie Gdy Słońce znajduje się nisko nad horyzontem, widzimy je jako czerwone. Wówczas ubytek fal o mniejszych długościach jest na tyle duży, że pozostałe fale o mniejszych długościach dają czerwoną barwę Słońca. Im wyżej nad horyzontem znajduję się Słońce, tym mniejszy jest ubytek fal o mniejszych długościach i Słońce widzimy jako pomarańczowe, a potem żółte.

9

10 Fatamorgana

11 artykuly/delta1008/fatamorgana. pdf

12 Kolor wody Światło biegnące w głąb wody ulega rozproszeniu. Światło, które po rozproszeniu pod wodą wraca na jej powierzchnię, odgrywa istotna role w odbieraniu przez nas zabarwienia wody. Rozproszone pod wodą światło, wracając ponad jego powierzchnię, przybiera barwę zielonawoniebieską. Światło jest, bowiem pochłaniane i rozpraszane również przez substancje w niej rozpuszczone.

13

14 Odbierane przez ludzkie oko zabarwienie morza zmienia się również pod wpływem falowania wody. Kiedy toń wody w morzu jest spokojna, ilość światła dochodzącego spod wody jest o wiele mniejsza od ilości światła odbitego od jej powierzchni, a wiec barwa morza zależy w tym wypadku od zabarwienia nieba. Gdy morze faluje, do obserwatora dociera więcej światła rozproszonego pod wodą, wiec woda w morzu będzie przyjmować barwę zieloną, błękitną, itp. Woda jest przezroczysta dla światła, ale głęboko pod powierzchnią wody panują ciemności. Światło nie dociera na dowolną głębokość, gdyż jest pochłonięte i rozproszone przez grubą warstwę wody.

15

16 Barwa kryształu

17 Większość ciał stałych to kryształy o płaskich, prostych powierzchniach i prostych krawędziach. Typowymi przykładami kryształów są sól i cukier. Ciała stałe przezroczyste np. szkło, kwarc, rozpraszają światło. Niezbyt grube warstwy są przezroczyste dla wszystkich długości fal stanowiących światło widzialne. Istnieją kryształy, w których padający promień świetlny rozdzielony zostaje na 2 promienie. Promień światła niezpolaryzowanego padającego na powierzchnie kalcytu rozszczepia się na dwa promienie spolaryzowanego zwyczajnie i nadzwyczajnie. Barwa i połysk są wynikiem selektywnego pochłaniania i odbicia światła; np. metale zawdzięczają swój wygląd oddziaływaniu światła z elektronami przewodnictwa. Charakterystyczne zabarwienie może być także wywołane obecnością domieszek i defektów.

18

19 Luminescencja - świecenie minerałów, polegające na wystąpieniu zjawiska emisji fal świetlnych Iryzacja, tęczowanie - zjawisko optyczne, objawiające się powstawaniem tęczowych barw w minerale, lub na jego powierzchni, na skutek interferencji światła białego, odbijanego od przezroczystych, lub półprzezroczystych ciał, które złożone są z kilku warstw, mających różne właściwości optyczne.

20 Dyspersja określa zależność współczynnika załamania ośrodka od długości fali. Minerały o dużej dyspersji odpowiednio oszlifowane mienią się różnymi barwami w wyniku rozszczepiania światła białego np. diamenty

21

22 Pleochroizm (wielobarwność, polichroizm) zjawisko, zmiany barwy w zależności od polaryzacji światła przechodzącego przez ciało Zjawisko jest wynikiem różnej absorpcji widmowej światła przez substancje, zależnie od kierunku polaryzacji padającego światła. Występuje najczęściej w kryształach. Zjawisko bardzo silnie przejawia sie w krysztale herapatytu (siarczek jodochininy), używany jest on do produkcji płytek polaroidowych.

23 Efekt Tyndalla Jeżeli przez roztwór koloidalny przepuszczamy wiązkę światła, to wskutek uginania się promieni na cząstkach fazy rozproszonej, mniejszych od długości fali, światło staje się widoczne w postaci smugi świetlnej. Intensywność tego efektu jest tym większa im większa jest różnica między współczynnikami załamania fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego. Efekt Tyndalla został wykorzystany w konstrukcji ultramikroskopu ( badania koloidów, liczenie cząsteczek, obserwacja ruchów Browna, pomiar szybkości koagulacji ).

24

25