Newsgroup: it.scienza.fisica
Titolo: Curiosità: Definizione di "trasparen te"

Come si definisce un materiale trasparente?
Quali sono le caratteristiche che lo rendono tale, e da cosa dipendono?
Grazie :)
-- 
Cristian aka TEDDy`
icq # 13910774


ha scritto:

bisogna anche vedere trasparente rispetto a che cosa: in particolare per le
onde elettromagnetiche (la luce per esempio)ci sono materiali che sono
trasparenti a certe lunghezze d'onda (colori) e altri no, il nostro corpo
(le parti molli) sono trasparenti ai raggi X mentre le ossa no, e via
discorrendo.
--------------------------------
Inviato via 
http://arianna.libero.it/usenet/

 Come si definisce un materiale trasparente?
Un corpo si definisce trasparente a una data frequenza se 'lascia passare'
la radiazione di tale frequenza con una riduzione di intensità nulla (o
minima).
-- 
CyberPax
http://cyberpax.angelcities.com

 Quali sono le caratteristiche che lo rendono tale, e da cosa dipendono?
La trasparenza, che io sappia, non esiste, intesa come assoluta, totale. Ma
di questo parlo dopo, per adesso facciamo finta che esista.
Anzitutto occorre un riferimento, nel senso di una lunghezza d'onda di
radiazione elettromagnetica, da specificare.
Il normale vetro è "trasparente"? Se ci riferiamo alla luce visibile, con
spettro dal rosso al blu, la risposta è sì. Ma lo stesso vetro è opaco alla
luce ultravioletta (corollario: non tentare di abbronzarti con la luce
solare che attraversa una finestra). Non a caso se devi costruire una
lampadina che emetta ultravioletto devi usare un bulbo di quarzo anziché di
vetro.
E anche un vetro verde è trasparente, per la luce verde, ma non lo è per
quella rossa.
Poi, come anticipato, la trasparenza assoluta non esiste. Bisogna sempre
specificare una percentuale. Un certo oggetto, noti il materiale, lo
spessore e la lunghezza d'onda della radiazone a cui ci si riferisce, sarà
"trasparente al tot percento". Può essere anche un 99,9...%, ma mai 100%.
Se prendi un blocco spesso alcuni metri dello stesso vetro di cui è fatta
una finestra, vedrai che è completamente opaco, o quasi, alla luce.
Quindi la trasparenza, ad una certa lunghezza d'onda, è il rapporto,
nell'unità di tempo, tra il numero di fotoni di quella lunghezza d'onda
emergenti e quelli incidenti, sempre della stessa lunghezza d'onda, dal lato
opposto.
Ciao.
 
-- 
Roberto Rosoni
<roberto...@tisLOCKcali.it> (Remove the lock in your replies)
 
Per te sono un ateo, ma per Dio sono una leale opposizione. (W.Allen)
 

TEDDy ha scritto:
 > Come si definisce un materiale trasparente?
 > Quali sono le caratteristiche che lo rendono tale, e da cosa
 > dipendono?
Bella domanda, ma la risposta non e' affatto semplice...
In primo luogo, quando si dice "trasparente" occorre specificare la
banda di frequenze cui ci si riferisce, anche se di solito s'intende
"nel visibile", ossia per lunghezze d'onda circa tra 400 e 700 nm.
Questo perche' nessun materiale e' trasparente ovunque: quasi tutte le
sostanze che sono trasparenti nel visibile assorbono fortemente
nell'ultravioletto piu' o meno vicino.
E viceversa: ci sono vetri opachi nel visibile e trasparenti
all'infrarosso..
Ma limitiamoci pure al visibile.
Fa differenza se si parla di un gas o di un solido.
Per un gas e' piu' semplice: se la distanza tra livello fondamentale e
primo eccitato degli atomi e' abbastanza grande (diciamo maggiore di 4
eV) i gas e' trasparente nel visibile, e assorbe nell'ultravioletto.
Per un solido invece bisogna cominciare a ragionare di bande...
Per es. i metalli non sono trasparenti perche' hanno elettroni in bande
incomplete, che quindi possono assorbire fotoni di qualsiasi energia.
Il diamante e' trasparente perche' ha una banda completa, che dista
abbastanza (forse 5 eV? non trovo dati...) dalla successiva banda vuota
Poi ci possono essere effetti importanti dovuti a piccole impurita',
che producono ad esempio molte pietre preziose colorate...
Ma sicuramente c'e' qualcuno che in materia ne sa piu' di me, e potra'
precisare e approfondire il quadro.
------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------

 Per un solido invece bisogna cominciare a ragionare di bande... 
Il principio comunque rimane lo stesso: se la separazione in energia 
(band gap) dE tra il livello occupato piu' alto e quello libero piu' 
basso e' maggiore dell'energia della radiazione con frequenza w (dE>hbar 
w) allora il materiale e' trasparente. In effetti, un concetto anche 
piu' utile delle bande di energia e' la densita' degli stati, che 
permette di estendere il discorso anche a liquidi e amorfi (in cui non 
esistono bande di energia): se esiste una regione di ampiezza superiore 
ad hbar w con d.d.s.=0, e se tutti e soli gli stati al di sotto sono 
occupati, allora il materiale e' trasparente alla radiazione di freq. w.
Nei metalli dE=0 per cui non sono mai trasparenti; ma questo nel 
visibile vale anche per molti semiconduttori. Per esempio il silicio ha 
un gap di poco superiore ad 1 eV, per cui e' trasparente solo per 
w<dE/hbar=10^15 Hz, ovvero lambda>10000 A, ovvero non nel visibile ne' 
UV vicino: infatti il silicio cristallino ha un aspetto grigio lucente. 
La pirite e' un altro caso simile: un semiconduttore di aspetto lucente, 
ma in questo caso di colore giallo per via della conformazione delle 
bande di energia.
Il discorso si complica se consideriamo materiali non completamente 
omogenei. Un difetto reticolare (impurezza, vacanza, altro) puo' 
introdurre dei livelli energetici nel gap di un isolante, livelli in 
generale occupati solo parzialmente. In tal caso sono disponibili 
assorbimenti ed emissioni di energia a frequenze piu' basse, dunque 
anche nel visibile, e tali difetti sono chiamati "centri di colore". Il 
colore giallino della maggioranza dei diamanti e' causato da impurezze, 
se non ricordo male, di azoto. Gli amorfi possono essere visti, 
estremizzando un po', come cristalli formati da soli difetti, dunque 
rispetto al corrispondente cristallo il band gap e' di solito ridotto e 
tendono ad essere meno trasparenti. In un solido policristallino c'e` 
poi da tener conto dell'effetto delle interfacce interne ecc..
Aneddoto sugli orrori di certa divulgazione: mesi fa a Sfera News 
risposero alla domanda di un ascoltatore "perche' il vetro e' 
trasparente?" dicendo che il vetro, essendo amorfo, aveva tanti buchini 
tra le molecole attraverso i quali passava la luce...
-- 
Enrico Smargiassi
http://www-dft.ts.infn.it/~esmargia

 tra le molecole attraverso i quali passava la luce...
Approfitto per una domanda su cui non ho mai avuto una risposta chiara.
E' vero che un amorfo come il vetro, non è un solido vero e proprio, bensì è
più simile ad un liquido molto, ma molto, ma molto viscoso?
E se fosse vero, cosa succede se lo porto a temperature di qualche grado K?
Solidifica davvero formando una struttura cristallina?
Ciao.
 
-- 
Roberto Rosoni
<roberto...@tisLOCKcali.it> (Remove the lock in your replies)
 
Ma chi produce la lana di vetro? Le pecore di Murano?
 


Ciao e grazie dell'attenzione,
Patrizio


 discorrendo.
Colgo loccasione di questo thread per porre una domanda che da tempo mi
ronza per la zucca:
Avete presente quei modelli di cuffie senza fili a onde radio?
Mi chiedo: come fanno le onde radio (e quindi la radiazione EM) a passare
attraverso porte e muri? 
Ho pensato a tre possibili risposte, ma non so quale delle tre sia quella
esatta (per dirla tutta non so nemmeno se una delle tre sia esatta).
1) Muri, porte e pareti sono trasparenti per la lunghezza d'onda delle onde
radio.
Ma perche' mai la luce che avendo lunghezza d'onda minore possiede piu'
energia non passa mentre le onde radio si?
2) Le onde radio hanno una lunghezza d'onda paragonabile a quella degli
oggetti che incontrano durante il cammino, ogni ostacolo quindi le
diffrange per tutta la stanza.
Ma perche' non ci sono zone di massimo e minimo come vorrebbe il fenomeno
della diffrazione? In piu' questa ipotesi non spiega come fanno le onde a
passare attraverso ad un ostacolo, ma solo come riuscirebbero ad aggirarlo.
Se mi chiudo in una stanza buia la diffrazione non mi salva, eppure le
cuffie funzionano.
3 (la piu' fantasiosa) ) Pensando alla natura corpuscolare della radiazione
EM si potrebbe pensare ad un effetto Tunnel che permetta i fotoni di
raggiungere zone che altrimenti non potrebbero per via di ostacoli. Ma
perche' allora solo le onde radio sarebbero soggette ad effetto tunnel? 
Personalmente credo che la 3 non c'entri proprio, e che la risposta esatta
sia una combinazione di 1 e 2... anche perche' le cuffie ad infrarosso
(lunghezza d'onda minore) non funzionano nè attraverso le pareti ne se ti
trovi in un punto in cui non puoi "vedere" il trasmettitore... 
Aspetto fiducioso qualche lume.. :) 

 Bella domanda, ma la risposta non e' affatto semplice...
Ottimo, adesso la situazione mi č decisamente piů chiara.
Grazie a tutti :)


 bensì è più simile ad un liquido molto, ma molto, ma molto viscoso?
Saperlo. A prova di cio' qualcuno riporta le misure fatte sulle vetrate
gotiche, i vetri piu' antichi che abbiamo. Sono piu' larghe alla
base che in cima: il liquido cola con estrema viscosita', dato che dopo
700 anni non e' ancora colato via del tutto.


Ciao


 ------------------------------
 
Ciao e grazie dell'attenzione,


D'accordo con quanto dice Patrizio, aggiungo che se vuoi cristallizzare
il vetro la procedura migliore (credo) e' di scaldarlo, vicino alla
fusione, e poi farlo raffreddare *mooolto* lentamente.
Non a caso nelle rocce trovi grossi cristalli solo dove la roccia si
e' raffreddata in profondita', quindi lentamente. Invece le rocce
effusive, come il basalto, non mostrano cristalli.


 ha scritto:
Salve a tutti,

D'accordo con quanto dice Elio :-)) , tuttavia mi sembra che
nn sia da escludere che il vetro comune possa nn cristalliz-
zare. A differenza dal "vetro di Silice", cui corrisp. il Quarzo
come forma cristallina, penso che nn possiamo essere si-
curi che ce ne sia una cristallina per il vetro comune. Gia' il
fatto che nn sia un composto a stechiometria ben definita e'
un'indicazione in tal senso. Il punto importante imho e' nel
DH tra l'unica (o cmq poche) forma/e crist. e le tantissime
forme amorfe; se tale val. e' suff. a rendere DG < 0 per la/le
trasfomazione/i nella/e form/e crist., allora la devetrificazione
 dovrebbe essere (termodinamicam.) possibile. Anche cosi'
 pero', se la cinetica e' troppo lenta, potremmo dover faticare
 a vuoto ..... o, almeno, cosi' mi sembra.
Del resto qst nn e' limitato al "dominio" dei composti inorg.:
un numero considerevole di sostanze organiche risulta, di
fatto, non cristallizzabile.
Grazie dell'attenzione,


Cercos ha scritto:
 > Avete presente quei modelli di cuffie senza fili a onde radio?
 > Mi chiedo: come fanno le onde radio (e quindi la radiazione EM) a
 > passare attraverso porte e muri?
Non c'e' mica bisogno di pensare a quelle cuffie: qualunque radio oggi
funziona con un'antenna *interna*.
 > Ho pensato a tre possibili risposte, ma non so quale delle tre sia
 > quella esatta (per dirla tutta non so nemmeno se una delle tre sia
 > esatta).
 >
 > 1) Muri, porte e pareti sono trasparenti per la lunghezza d'onda
 > delle onde radio.
Piu' o meno trasparenti, si'.
 > Ma perche' mai la luce che avendo lunghezza d'onda minore possiede
 > piu' energia non passa mentre le onde radio si?
Cominciamo col dire che non e' corretto dire che "la luce possiede
piu' energia": sono i singoli fotoni che hanno maggiore energia.
Ma l'energia non e' un criterio affatto significativo: il meccanismo
di assorbimento delle onde e.m. da parte della materia e' alquanto
complesso, e non te lo saprei spiegare in poche righe nella sua
generalita'.
Per la luce, leggiti il thread sulla trasparenza.
Per frequenze cosi' basse come quelle radio, il criterio decisivo e'
se si tratta di materiale isolante o conduttore.
I conduttori assorbono (se sono buoni conduttori, riflettono). Gli
isolanti sono trasparenti.
 > 2) Le onde radio hanno una lunghezza d'onda paragonabile a quella
 > degli oggetti che incontrano durante il cammino, ogni ostacolo quindi
 > le diffrange per tutta la stanza.
 > Ma perche' non ci sono zone di massimo e minimo come vorrebbe il
 > fenomeno della diffrazione? In piu' questa ipotesi non spiega come
 > fanno le onde a passare attraverso ad un ostacolo, ma solo come
 > riuscirebbero ad aggirarlo. Se mi chiudo in una stanza buia la
 > diffrazione non mi salva, eppure le cuffie funzionano.
In effetti, proprio perche' le pareti non sono perfettamente
trasparenti, un parziale effetto d'interferenza (non di diffrazione)
e' possibile.
Se prendi una radio FM, ti sintonizzi su una stazione un po' debole, e
con molta pazienza ti sposti in una stanza, potrai probabilmente
trovare dei punti dove la ricevi neglio e altri dove la ricevi peggio.
(Bada pero' a non ruotare la radio mentre ti sposti, altrimenti entra
in gioco anche la direzionalita' dell'anteanna...)
 > 3 (la piu' fantasiosa) ) Pensando alla natura corpuscolare della
 > radiazione EM si potrebbe pensare ad un effetto Tunnel che permetta i
 > fotoni di raggiungere zone che altrimenti non potrebbero per via di
 > ostacoli. Ma perche' allora solo le onde radio sarebbero soggette ad
 > effetto tunnel?
 >
 > Personalmente credo che la 3 non c'entri proprio, e che la risposta
 > esatta sia una combinazione di 1 e 2...
Direi che ci hai preso abbastanza.


 ------------------------------
Gradirei, se possibile qlc commento sugli altri miei post in
qst trhead, ringrazio fin d'ora quanti volessero considerarli!


Patrizio ha scritto:
 > Cmq, forse, ci siamo dimenticati di dire che l'assorbimento
 > c'e' in ogni caso, anche nei trasparenti, per poi avere riemis-
 > sione, altrim. nn ci sarebbe variaz. di indice di rifrazione e,
 > conseguentemente, diminuzione della vel. della luce nello
 > attraversamento di di mat. trasparenti. Per quelli nn trasp.
 > l'assorbim. nn e' transitorio, ma definitivo, con trasf. di "en.
 > luminosa" in "en. termica" (in definitiva), o almeno cosi' mi
 > sembra di aver capito.
Discorso delicato... (e speriamo che Buggio non ci legga ;-) ).
In un primo tempo avevo pensato che tu volessi dire una cosa, poi
credo di aver capito che ne vuoi dire uh'altra.
E' vero che non ci puo' essere indice di rifrazione diverso da 1 se il
mezzo non e' assorbente in qualche parte dello spettro, ma
l'assorbimento (quello che poi chiami "definitivo" puo' essere anche in
una banda lontana.
Niente vieta di avere un mezzo perfettamente trasparente nel
visibile, e che assorbe solo nell'ultravioletto: anzi questa e' piu' o
meno la regola per i mezzi trasparenti piu' comuni.
Pero' mi pare che tu stai pensando ad assorbimento "virtuale", cosa
che ha sneso in una certa descrizione teorica (teoria quantistica dei
campi, schema perturbativo) ma non la venderei come la "realta'" delle
cose.
Non perche' sia in qualche nodo falsa o altro; ma perche' e' appunto
un paradigma descrittivo, ma non e' l'unico possibile.
Tra l'altro, la teoria microscopica della dispersione si puo' fare
benissimo in ambito classico: e' il contributo di Lorentz all'ottica
dei mezzi materiali.


 ------------------------------
Grazie mille delle spiegazioni e dell'attenzione,
Patrizio
PS - mi sto servendo di qst altro server, dato che l'altro (mi pare) abbia 
deciso di boicottare il mio browser preferito, ma sono sempre io :)
-- 
questo articolo e` stato inviato via web dal servizio gratuito 
http://www.newsland.it/news
 segnala gli abusi ad 
ab...@newsland.it

 intendono ionici con carica complessiva ^(3+)).
 
A rischio di dire cose ovvie (che pero' puo' far comodo a
quelli che nn lo sanno), sopra mi riferivo a cristalli con
continuita' cristallina; mi spiego: credo che una fase cri-
stallina omogenea, quindi con quella continuita' di cui
parlavo nel post precedente, possono ovviam. essere tra-
sparenti in un intervallo del visibile (per es.) limitato, per
cui appaiono colorati, ma non "torbidi" o cmq anche solo
leggerm. "opachi" o "opalescenti". Se cosi' fosse, penso
che venga a mancare l'omogeneita' della fase crist., o in
altri termini, quella continuita' crist. di cui parlavo nel
post precedente.


Patrizio ha scritto:
 > Si', ma potremmo restringerci al caso di luce monocromatica di f tale
 > che per essa il mezzo sia trasparente; oppure nn ho capito quello che
 > dici sopra: un fotone UV assorbito (permanentemente) nn mi pare possa
 > essere responsabile di un indice di rifraz. > 1 per un fotone la cui
 > f' e' tale che gli permetta di essere trasmesso. Cmq, con ogni
 > probabilita', sono io che ho frainteso la tua frase sopra.
No, e' il problema che e' alquanto complicato, anche perche' puo'
essere visto da diversi punti di vista.
Io qui pensavo alle cosiddette "relazioni di dispersione" (non se le
conosci) che senza bisogno di alcun modello teorico, permettono di
ricavare la parte reale dell'indice di rifrazione conoscendo quella
immaginaria, o viceversa. La sola ipotesi e' la causalita'.
La parte immaginaria e' il coeff. di assorbimento, e viene fuori
appunto quello che dicevo: che un mezzo che assorba poniamo
nell'ultravioletto, *deve* avere indice di rif. > 1 nel visibile.
In questo senso la relazione e' molto astratta: non s'invoca nessun
meccanismo e nessuna particolare teoria.
 > Perfettamente d'accordo (ovviam.), pero' qst ultimi hanno indice di
 > rifrazione > 1 anche in tutto il visibile; credevo che un meccanismo
 > di assorbimento e riemissione potesse spiegare bene la diminuzione
 > della vel. della luce in tali mezzi.
Dal punto di vista della m.q., quello che tu chiami "assorbimento e
riemissione" non e' che un trattamento perturbativo al secondo ordine,
in cui la matrice di transizione tra stato iniziale e finale (in
entrambi i casi col fotone presente, ev. in direzioni diverse) si
calcola passando per uno "stato intermedio" o "virtuale" in cui il
fotone non c'e', e l'atomo si trova in uno stato diverso da quello
iniziale.
(Incidentalmente, l'energia di questo stato intermedio *non e'* la
somma di quella dello stato iniziale piu' quella del fotone.)
 > In effetti pensavo a quello perche' nn essendo a conoscenza (mi
 > pare) di quanto dici in fondo, nn mi restava altro per spiegarmi n > 1
 > per i trasparenti; tra l'altro pensavo anche a questioni come angolo
 > limite e riflessione totale: come nn ammettere che i fotoni nn
 > intragissero con la struttura cristallina?
Ma certo che interagiscono!
Interagiscono coi singoli atomi...
Il gioco e' che le ampiezze di scattering sono sfasate rispetto
all'ampiezza incidente, e questo produce la variazione della velocita'
di fase, come pure la rifrazione, la riflessione (anche totale) e
tutto quello che vuoi.
Tanto per cambiare, non faccio che rimandarti a QED, lezione terza.
Come vedi, alla fine puo' diventare solo una questione di parole...
Ma siccome dietro alle parole chi non abbia dimestichezza colla teoria
ci puo' appiccicare delle interpretazioni indebite, ecco il motivo
della mia resistenza :)


 ------------------------------
Ciao e grazie mille per l'attenzione,


Patrizio ha scritto:
 > beh, l'espressione in virgolette nn mi dice nulla, fai tu :-))
Nel gergo dei fisici "relazione di dispersione" viene purtopo usato in
due significati connessi ma ben distinti.
1. Il piu' semplice e' la relazione tra frequenza e lunghezza d'onda
(o neglio, numero d'onda) in un mezzo.
In formule: un'onda monocromatica avra' una forma cos(kx - wt), fase a
parte; k e' funzione di w, e questa funzione (o l'inversa) si chiama la
relazione di dispersione del mezzo.
2. Come ti ho detto, tra n(w) (indice di rifrazione in funzione della
frequenza) e q(w) (coeff. d'assorbimento: lo chiamo q per mancanza di
simboli) c'e' un legame. Nota una delle funzioni puoi ricavare l'altra.
Anche questa si chiama relazione di dispersione.
 > ...
 >  Voglio dire,
 > probabilm. ti sarai fatto un'idea della mia preparazione,
 > delle mie basi: quanto tempo pensi mi ci voglia per dige-
 > rire per bene quello che c'e' li', ammesso (e nn conc.)
 > che ce la faccia? Tenendo anche conto che piu' di 1 h al
 > giorno nn potrei rubacchiare :))
Senti, Feynman tenne quelle lezioni a un pubblico indifferenziato, in
altre parole a gente che di fisica e di scienze in generale non sapeva
niente.
Ho sempre pensato che a parte il piacere di ascoltare un personaggio
illustre, e che sapeva tenere scena, la piu' gran parte del pubblico
non ci avra' capito niente... Ma tu non sei esattamente in quelle
condizioni, direi.


 ------------------------------
Ciao


 Feynman (QED) e potesse comunicarmelo (anche in pvt),
Entrare in libreria e chiederlo? E' pubblicato da Adelphi.
(R. P. Feynman, "QED: la strana teoria della luce e della materia",
Biblioteca Scientifica Adelphi, 200 pagg. La mia edizione, del 1999,
costava 25.000 lire).
Ciao
-- 
Riccardo Campana
cam...@despammed.com
 (This is a valid address!)
"Physics is like sex: sure, it may give some practical
results, but that's not why we do it"  (Richard Feynman)

 Ciao
Ti ringrazio sentitamente. Da una rapida ricerca in rete
ho trovato, oltre quello ( 13 E ) altri 3 titoli di Feynman:
Il piacere di scoprire 20 E
Sei pezzi facili 11 E
Senso delle cose 13 E
Mi potreste dire qcs sugli argomenti (principalm. fisica,
o divagazioni ?) perche' stavo considerando la possibilita'
di acquistarli in blocco.
Ancora grazie mille dell'attenzione,


 di acquistarli in blocco.
L'ultimo non lo conosco, il primo e' una raccolta di saggi su vari
argomenti non specialistici (si va dal bellissimo articolo sulla "cargo
cult science" fino al rapporto sul disastro dello shuttle Challenger -di
cui Feynman faceva parte della commissione di inchiesta-, oltre ad
articoli autobiografici, considerazioni personali sulla scienza, etc)
Il secondo e' una raccolta di sei capitoli tra i meno tecnici delle sue
fondamentali Feynman Lectures on Physics.
Sono ovviamente libri moolto interessanti, e senz'altro consigliabili.
