KYP0040 MATERJALITEADUSE ÜLDALUSED - tud.ttu.ee

12. MATERJALIDE OPTILISED OMADUSED
12.1 Elektromagnetiline kiirgus
Elektromagnetiline kiirgus koosneb γ-kiirgusest (algab lainepikkusel λ = 10 -14 m), röntgen-,
ultraviolett-, nähtavast ja infrapunasest kiirgusest, aga ka mikro- ja raadiolainetest (lõpevad
lainepikkusel 10 4 m). Nende kiirguste energia, sagedus ja lainepikkus on toodud joonisel 12-1.
Nähtav valgus moodustab sellest ainult väga väikese osa 0,4 – 0,77 μm (400 – 770 nm).
Valge valgus sisaldab kogu nähtava valguse spektrit.
Valgus omab nii lainelisi kui ka korpuskulaarseid (osakestega seotud) omadusi. Valgus kui laine
liigub vaakumis kiirusega c = 3·10 8 m/s (300000 km/s). See kiirus on määratud vaakumi dielektrilise
läbitavusega ε 0 ja magnetilise läbitavusega μ 0 :
1
c =
ε0μ0
Valguse kiirus, lainepikkus ja sagedus on seotud võrrandiga
c = λ ⋅ ν
Valguse korpuskulaarsed omadused avalduvad selles, et teda võib vaadelda ka koosnevana
osakestest (footonitest), mille energia E avaldub:
h ⋅ c
E = h ⋅ν =
λ
12.2 Valguse koosmõju tahke kehaga
Kui valgus läheb ühest keskkonnast teise (näiteks õhust mingisse tahkesse materjali), siis juhtub nii
mõndagi. Osa valgusest võib läbida selle tahke materjali, osa neelduda (absorbeeruda) selles ja osa
peegelduda keskkondade piirpinnalt. Seega võime kirjutada:
I 0 = Il
+ In
+ Ip
kus I 0 – pealelangeva valguse intensiivsus;
I l – läbinud valguse intensiivsus;
I n – neeldunud valguse intensiivsus;
I p – peegeldunud valguse intensiivsus.
Materjale, mis lasevad suurema osa pealelangenud valgusest läbi (neeldunud ja peegeldunud osa on
väike) nimetatakse läbipaistvateks. Läbipaistmatud materjalid neelavad või peegeldavad kogu
pealelangeva valguse. Osa materjale laseb küll valgust mingil määral läbi, kuid mitte otse, vaid
hajunud kujul. Sellised materjalid näivad matid.
Metallid on läbipaistmatud, isolaatorid on tavaliselt läbipaistvad, pooljuhid võivad olla nii
läbipaistvad kui ka läbipaistmatud.
12.3 Metallide optilised omadused
Suur tühjade elektronide energianivoode olemasolu metallides veidi kõrgemal täidetud nivoodest
tingib selle, et metallid neelavad kogu pealelangeva nähtava valguse (joon 12-2 a). Footonid
annavad oma energia elektronidele, ergastades nad kõrgematele tühjadele nivoodele. Seetõttu on
metallid läbipaistmatud kogu elektromagnetilise kiirguse pikemalainelisele osale kuni ultravioletse
kiirguse keskosani. Metallid on läbipaistvad röntgen- ja gammakiirguse suhtes.
61