człowiek
Autor: Adam Czyżewski | dodano: 2012-10-17
Dlaczego jedne przedmioty widzimy jako przezroczyste, a inne jako kolorowe?

Odpowiada dr Adam Czyżewski z Instytutu Optyki Stosowanej w Warszawie

O tym, jak postrzegamy świat, w dużej mierze decyduje narząd wzroku. Oko ludzkie rejestruje docierające do niego światło, a mózg tworzy obraz obserwowanego przedmiotu.

Dlaczego w ogóle widzimy rzeczy, które nie są źródłem światła? Co sprawia, że jedne są zielone, drugie czarne, a jeszcze inne przezroczyste? Aby znaleźć odpowiedź, wystar­czy zbadać, jak światło oddziałuje z materią.

Zgodnie z teorią korpuskularno-falową światło można traktować jako zbiór cząstek – fotonów o określonej energii – lub jako falę elektromagnetyczną o pewnej częstości (dłu­gości). W przestrzeni porusza się ono po liniach prostych, dopóki nie natrafi na przeszkodę. Zmianę kierunku rozcho­dzenia się światła nazywamy rozproszeniem. Padająca fala, oddziałując z materią (głównie z elektronami), wymusza jej drgania, które stają się źródłem wtórnych fal rozchodzących się we wszystkich kierunkach i dających złudzenie świecenia ośrodka, umożliwiając obserwowanie kształtu przedmiotu.

Kolejnym typem oddziaływania materii ze światłem jest jego absorpcja. To skład chemiczny ośrodka (struktura poziomów energetycznych) decyduje, jakie częstości promieniowania zo­staną pochłonięte. Mogą to być tylko te fotony, których energia (iloczyn stałej Plancka i częstości padającego światła) jest rów­na energetycznej różnicy między określonymi poziomami.

W układach atomowych i molekularnych istnieją różne typy poziomów: elektronowe, oscylacyjne oraz rotacyjne. Pierwsze z nich są związane z ruchem elektronów względem jąder. Róż­nica energii między zewnętrznymi powłokami (kilka eV) odpo­wiada energii promieniowania widzialnego oraz ultrafioletu. Poziomy oscylacyjne cząsteczek związane są z drganiami jąder wokół ich położeń równowagi. Przejścia zachodzące między nimi (0.02–0.05 eV) pozwalają na absorpcję światła z zakresu podczerwieni. Natomiast przejścia rotacyjne, do wzbudzenia których potrzebna jest daleka podczerwień, związane są z ru­chem obrotowym cząsteczek.

Przy selektywnej absorpcji z widma padającego światła zo­stają „wycięte” niektóre kolory. Gdy światło przechodzi przez filtr barwny to zaabsorbowane zostają wszystkie częstości oprócz tej, która odpowiada widzianej przez nas barwie. Ośrodek, w którym zachodzi proces pochłaniania widzialnej części widma, jest postrzegany jako nieprzezroczysty.

Podobnie jest ze światłem odbitym. Zakres dłu­gości fali światła odbitego od obiektu decyduje o je­go kolorze – pozostałe częstości są absorbowane. Gdy obiekt pochłania fale o wszystkich długościach wydaje się czarny, jeśli je odbija – biały.

Zaabsorbowane światło może zostać powtórnie wyemitowane bądź zamienione w energię cieplną. Dlatego też w lecie dla własnego komfortu lepiej nosić jasne ubrania.

Absorpcję wykorzystuje się do osłabienia natęże­nia transmitowanego światła na przykład w okula­rach z soczewkami fotochromowymi. Zawierają one związki chemiczne, w których pod wpływem pada­jącego promieniowania UV zachodzi odwracalna reakcja zmieniająca właściwości optyczne szkieł. Produkty tej reakcji absorbują światło z zakresu widzialnego, powodując zaciemnianie (barwienie się) szkieł. W pomieszczeniach (promienie UV są blokowane przez szyby okienne) lub po zmierzchu okulary odzyskują przezroczystość.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 08/2008 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
17
W 1833 r. urodził się Lucjan Rydel, polski lekarz, okulista, profesor i rektor Uniwersytetu Jagiellońskiego.
Warto przeczytać
Odkrycia Svante Pääbo zrewolucjonizowały antropologię i doprowadziły do naniesienia poprawek w naszym drzewie genealogicznym. Stały się fundamentem, na którym jeszcze przez długie lata budować będą inni badacze

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Adam Czyżewski | dodano: 2012-10-17
Dlaczego jedne przedmioty widzimy jako przezroczyste, a inne jako kolorowe?

Odpowiada dr Adam Czyżewski z Instytutu Optyki Stosowanej w Warszawie

O tym, jak postrzegamy świat, w dużej mierze decyduje narząd wzroku. Oko ludzkie rejestruje docierające do niego światło, a mózg tworzy obraz obserwowanego przedmiotu.

Dlaczego w ogóle widzimy rzeczy, które nie są źródłem światła? Co sprawia, że jedne są zielone, drugie czarne, a jeszcze inne przezroczyste? Aby znaleźć odpowiedź, wystar­czy zbadać, jak światło oddziałuje z materią.

Zgodnie z teorią korpuskularno-falową światło można traktować jako zbiór cząstek – fotonów o określonej energii – lub jako falę elektromagnetyczną o pewnej częstości (dłu­gości). W przestrzeni porusza się ono po liniach prostych, dopóki nie natrafi na przeszkodę. Zmianę kierunku rozcho­dzenia się światła nazywamy rozproszeniem. Padająca fala, oddziałując z materią (głównie z elektronami), wymusza jej drgania, które stają się źródłem wtórnych fal rozchodzących się we wszystkich kierunkach i dających złudzenie świecenia ośrodka, umożliwiając obserwowanie kształtu przedmiotu.

Kolejnym typem oddziaływania materii ze światłem jest jego absorpcja. To skład chemiczny ośrodka (struktura poziomów energetycznych) decyduje, jakie częstości promieniowania zo­staną pochłonięte. Mogą to być tylko te fotony, których energia (iloczyn stałej Plancka i częstości padającego światła) jest rów­na energetycznej różnicy między określonymi poziomami.

W układach atomowych i molekularnych istnieją różne typy poziomów: elektronowe, oscylacyjne oraz rotacyjne. Pierwsze z nich są związane z ruchem elektronów względem jąder. Róż­nica energii między zewnętrznymi powłokami (kilka eV) odpo­wiada energii promieniowania widzialnego oraz ultrafioletu. Poziomy oscylacyjne cząsteczek związane są z drganiami jąder wokół ich położeń równowagi. Przejścia zachodzące między nimi (0.02–0.05 eV) pozwalają na absorpcję światła z zakresu podczerwieni. Natomiast przejścia rotacyjne, do wzbudzenia których potrzebna jest daleka podczerwień, związane są z ru­chem obrotowym cząsteczek.

Przy selektywnej absorpcji z widma padającego światła zo­stają „wycięte” niektóre kolory. Gdy światło przechodzi przez filtr barwny to zaabsorbowane zostają wszystkie częstości oprócz tej, która odpowiada widzianej przez nas barwie. Ośrodek, w którym zachodzi proces pochłaniania widzialnej części widma, jest postrzegany jako nieprzezroczysty.

Podobnie jest ze światłem odbitym. Zakres dłu­gości fali światła odbitego od obiektu decyduje o je­go kolorze – pozostałe częstości są absorbowane. Gdy obiekt pochłania fale o wszystkich długościach wydaje się czarny, jeśli je odbija – biały.

Zaabsorbowane światło może zostać powtórnie wyemitowane bądź zamienione w energię cieplną. Dlatego też w lecie dla własnego komfortu lepiej nosić jasne ubrania.

Absorpcję wykorzystuje się do osłabienia natęże­nia transmitowanego światła na przykład w okula­rach z soczewkami fotochromowymi. Zawierają one związki chemiczne, w których pod wpływem pada­jącego promieniowania UV zachodzi odwracalna reakcja zmieniająca właściwości optyczne szkieł. Produkty tej reakcji absorbują światło z zakresu widzialnego, powodując zaciemnianie (barwienie się) szkieł. W pomieszczeniach (promienie UV są blokowane przez szyby okienne) lub po zmierzchu okulary odzyskują przezroczystość.