538 2

t« WLASNOŚa optyczne MATERIAŁÓW

diganiH atomów wokół ich położeń średnich, wzbudzenie elektronów do _Wy,„ stanów energety cmych w tym samym paśmie lub między pasmami W_y... równic/ inne procesy absorpcji. które me były omaw iane    ^p ^

PRZYKŁAD 16 4 Oblicz krytyczną szerokość przerwy energetycznej E_t, _p,_)Vs,

której fotony z całego spektrum światła widzialnego nic są absorb , _A^{> Cj} d/ięki wzbudzaniu elektronów z pasma walencyjnego do pasma pr/_Cv^^dnC

nictwa.

Rozwiązanie Minimalna długość fali światła widzialnego wynosi 0.4 p_TO. j<₍

stając z równania (16.1), otrzymujemy    ‘^,r/>

cV

. ho (6.626 10-^)AJ-sX2,998 10* m• s ~¹) (6.242 IO^ł*eVj

(0.4 JO'⁶ m)    TT —**3.i

16.3. Selektywna absorpcja, transmisja i odbicie

Cecha charakterystyczną wiciu jonów pierwiastków przejściowych jest to. /_c elektronowe stany wzbudzone odpowiadają energiom leżącym w obszarze wj/ nym widma promieniowania elektromagnetycznego. Zastąpienie w _nickt<v " materiałach jonów jednego składnika prz.cz metale przejściowe lub ziemie rzadki powoduje utworzenie się nowych poziomów energetycznych w strukturze elektro nowej Z takim zjawiskiem mamy do czynienia, jeżeli jony Cr³* zastępują j_ony .\ w Al_:0₃. Utworzone w ten sposób nowe poziomy energetyczne umo/h.. absorpcję światła w idzialnego w fioletowej i zielono-żółtcj części w idma, naton i _s-przepuszczane światło czerwone określa kolor materiału.

Szkła mogą również być domieszkowane jonami umożliwiającymi sdo tywną absorpcję i transmisję. Na przykład szkło fotochromowc stosowane w _pr(xlut cji okularów słonecznych zawiera jony srebra. Ciemnieje ono w świetle słonecznym gdyż wzbudzone fotonami jony Ag* redukują się do metalicznego srebra po' chłamająccgo fotony. Jeżeli natomiast natężenie światła maleje, to srebro wraca do

stanu jonowego i wówczas nie absorbuje światła.

Dielektryki są z natury przezroczyste dla światła widzialnego. Jeżeli jednak wewnątrz materiału światło jest wielokrotnie załamywane, to taki materiał ć, nieprzezroczysty. Jest wiele źródeł rozpraszania wewnątrz dielektryków. W materia łach polikrystalicznych o anizotropowym współczynniku załamania następuj odbicie i załamanie światła na granicach ziam, powodujące rozproszenie światła Efekty te są rezultatem małych różnic współczynnika załamania między sąsiednimi ziarnami, spowodowanymi różną orientacją krystalograficzną ziarn. W materiałach wielofazowych rozproszenie światła zachodzi na granicach faz i jest spowodowane różnymi współczynnikami załamania stykających się faz. Ze względu na załamywa-

RYS. 16 7. Rozpraszanie iwiatla przez pory jen rezultatem załamania t*iaiła na granicy ciało siałc-pota

nic światła na granicy materiał-powietrzc w ccrarmkach światło jest bardzo skutecznie rozpraszane przez zwykle występujące w nich pory (rys. 16.7). W przypadku polimerów częściowo krystalicznych rozpraszanie światła jest spowodowane załamaniem na granicy między obszarami krystalicznymi i nickrystalicznymi.

16.4. Zastosowanie promieniowania elektromagnetycznego

Promieniowanie y - oddziaływanie jądrowe. Promieniowanie y stanowią wysokoenergetyczne fotony emitowane podczas radioaktywnego rozpadu niestabilnych jąder niektórych atomów. Energia promieniowania y zależy od struktury jadra atomu, np. energia emitowanego promieniowania podczas rozpadu kobaltu 60 wynosi 1,17* 10'’ i 1.33- 10⁶ eV. Promieniowanie y jest wykorzystywane do wykrywania wad w materiałach (defektoskopia).

Promieniowanie rentgenowskie. Promieniowanie rentgenowskie powstaje, gdy naładowane elektrycznie cząstki (zwykle elektrony) o odpowiedniej energii kinetycznej zostaną nagle wyhamowane w materiale, na który padają. Jest ono wytwarzane w lampach rentgenowskich przez elektrodę, na którą pada wiązka elektronów emitowana zc źródła i przyspieszona w mocnym polu elektrycznym. Za każdym razem, gdy elektron uderza w atom. następuje częściowa utrata jego energii. Poszczególne oddziaływania mogą być bardziej lub mniej mocne, dlatego elektrony tracą różne ilości energii, a wytwarzane fotony mają różne długości fal. Emitowane fotony tworzą wobec tego ciągłe widmo nazywane również promieniowaniem białym (gładkie linie na rys. 16.8). Jeżeli elektron traci całą energię w jednym zderzeniu, to energia emitowanego fotonu jest równa energii elektronu, a długość jego fali jest

539