شفاف کیست؟ توضیح بده.
در پرتوشناسی، جسم شفاف جسمی است که کاملاً در برابر پرتوی نور یا انواع دیگر تابش‌های الکترومغناطیسی نفوذپذیر است و پرتوی تابش شده را کاملاً از خود عبور می‌دهد.در زمینه بصری، شفافیت همچنین به معنای وضوح و روشنی نیز به کار برده می‌شود.از ویژگی‌های فیزیکی جسم شفاف می‌توان به عبور نور از اجسام بدون پراکندگی قابل ملاحظه ای اشاره کرد.در مقیاس ماکروسکوپی، (ابعادمورد بررسی، بسیار بزرگتر از طول موج فوتون‌های مورد بحث است) می‌توان گفت که فوتون‌ها ازقانون اسنل پیروی می‌کنند. جسم شفاف یا شفافیت اجازه عبور نور را می‌دهد، اما لزوماً از قانون اسنل پیروی نمی‌کند (همچنان در مقیاس ماکروسکوپی بحث می‌کنیم)فوتون‌ها می‌توانند، در هریک از این دو خط اتصال یا از درون بصورت داخلی جایی که تغییر در شاخص شکست وجود دارد پراکنده شوند.به عبارت دیگر؛ یک ماده نیمه شفاف از اجزایی با شاخص‌های مختلف شکست تشکیل شده‌است.مواد شفاف، واضح و شفاف دیده میشوندهمراه با یک رنگ سراسری یا هر ترکیبی که منجر به طیف درخشان از هر رنگ می‌شود. خاصیت مقابل شفافیت کدری است.وقتی نور با ماده برخورد می‌کند، از چند راه مختلف امکان تعامل با ماده وجود دارد.این تعامل وابسته به طول موج نور و ماهیت ماده است.فوتون‌ها با ترکیبی از انعکاس، جذب و انتقال با جسم در تعاملند. برخی از مواد، مثل صفحه شیشه ای و آب تمیز، مقدار زیادی از نوری که به آنها می‌تابد را منتقل می‌کنند و مقدار کمی از آن را بازتاب می‌کنند. به چنین موادی شفاف نوری(optically transparent)گفته می‌شود.بسیاری از مایعات و محلول‌های شفاف بسیار نوری هستند.عدم وجود نقص ساختاری (حفرات، ترک‌ها و سایر موارد) و ساختار مولکولی اکثر مایعات علت انتقال نوری عالی هستند. موادی که نور را منتقل نمی‌کنند مات نامیده می‌شوند.بسیاری از این مواد دارای ترکیب شیمیایی هستند، که به عنوان مراکز جذب شناخته می‌شوند.بسیاری از مواد در جذب فرکانس‌های نور سفید انتخاب کننده هستند. آنها بخش‌های خاصی از طیف مریی را جذب می‌کنند در حالیکه بقیه را منعکس می‌کنند.فرکانس‌های طیفی جذب نشده یکی از این دو حالت را دارا هستند: یا منعکس می‌شوند یا برای مشاهده فیزیکی ما انتقال داده می‌شوند.این همان چیزی است که باعث ایجاد رنگ می‌شود.میرایی نور در تمام فرکانس‌ها و طول موج‌ها به دلیل مکانیسم‌های ترکیبی جذب و پراکندگی است.شفافیت برای حیواناتی که می‌توانند به آن دسترسی پیدا کنند استتار تقریباً کاملی می‌تواند باشد. این امر در آب کدر و تیره و تار دریا بهتر از روشنایی می‌باشد.بسیاری از حیوانات دریایی مثل چتر دریایی بسیار شفافند.به‌طور کلی شفاف یعنی چه؟ ماده شفاف باید دارای دو ویژگی باشد:۱. درونی و ذاتی ۲. بیرونی۱. درونی:یعنی ساختار و ذات ماده بگونه ای باشد، که در برببر موج خاصی از امواج الکترومغناطیس یا فوتون‌ها که قرار می‌گیرند امکان انتقال الکترون از لایه ظرفیت به لایه هدایت را نداشته باشند؛ یعنی فاصله بین لایه هدایت و ظرفیت بالا باشد (یا به عبارتی بندگپ(نوار ممنوعه) بالایی داشته باشد).= مقدمه =با توجه به جذب نور، ملاحظات مواد اولیه عبارتند از:در سطح الکترونیکی جذب در فرابنفش و مرِئی(UV-Vis) به طیف مدارهای الکترونی وابسته است.بطوریکه، آنها بتوانند یک کوانتوم نور (یا فوتون) از یک فرکانس خاص را جذب کنند و قوانین انتخاب را نیز نقض نکنند.به عنوان مثال، در بیشتر عینک‌ها، الکترون‌ها به سطح بالاتری از انرژی در دسترسی ندارند، یا اگر چنین باشد، قوانین انتخاب را نقض می‌کنند، به این معنی که جذب قابل توجهی در عینک‌های خالص (بدون استفاده) وجود ندارد و آنها را ایده‌آل می‌کند.مواد شفاف برای پنجره‌ها در ساختمان‌ها، در سطح اتمی یا مولکولی، جذب فیزیکی در قسمت مادون قرمز، طیف به فرکانس ارتعاشات اتمی یا مولکولی یا پیوندهای شیمیایی و به قوانین انتخاب بستگی دارد.نیتروژن و اکسیژن گازهای گلخانه ای نیستند، زیراهیچ لحظه دو قطبی مولکولی (Dipole)وجود ندارد.با توجه به پراکندگی نور مهمترین عامل مقیاس طولی هریک یا همه این ویژگی‌های ساختاری نسبت به طول موج نور پراکنده‌است.ملاحظات اولیه موتد شامل مراحل زیر است:ساختار بلوری:این که آیا اتم‌ها یا مولکول‌ها نظم دوربرد را نشان می‌دهند که در جامدات بلوری مشهود است.ساختار شیشه ای:مراکز پراکندگی شامل نوسانات چگالی یا ترکیب است.ریز ساختار :مراکز پراکندگی شامل سطوح داخلی مانند مرزدانه‌ها، نقص کریستالوگرافی ومنافذ میکروسکوپی است.مواد آلی:مراکز پراکندگی شامل ساختارها و مرزهای فیبر و سلول است.= سرامیک شفاف =میزان شفافیت نوری در مواد پلی کریستالی توسط مقدار نوری که توسط ویژگی‌های ریز ساختاری آنها پراکنده شده‌است، محدود می‌شود.پراکندگی نور به طول موج نور بستگی دارد؛ بنابراین، بسته به فرکانس موج نور و بعد فیزیکی مرکز پراکندگی، محدودیت‌های دید برای فضایی (با استفاده از نور سفید) به وجود می‌آیند.به عنوان مثال از آنجا که نور مرئی مقیاس طول موج به ترتیب میکرومتر دارد مراکز پراکندگی ابعادی در مقیاس مکانی مشابه دارند. مراکز پراکندگی اولیه در مواد پلیکریستالی شامل نقص ریزساختاری مانند منافذ و مرز دانه‌ها است. علاوه بر منافذ، بیشتر رابطها در یک شی metal معمولی فلزی یا سرامیکی به صورت مرز دانه هستندکه مناطق ریز نظممتبلور را از هم جدا می‌کند. وقتی اندازه مرکز پراکندگی) یا مرز دانه (به زیر اندازه طول موجنور پراکنده کاهش می‌یابد، دیگر پراکندگی به میزان قابل توجهی اتفاق نمی‌افتد.در تشکیل مواد پلی کریستالی) فلزات و سرامیک‌ها (اندازه دانه‌های کریستالی تا حد زیادیتوسط اندازه ذرات بلوری موجود در ماده اولیه در هنگام تشکیل) یا فشار دادن (جسم تعیین میشود. علاوه بر این، اندازه مرز دانه‌ها مستقیماً با اندازه ذرات مقیاس می‌شوند؛ بنابراین کاهشاندازه ذرات اصلی کاملاً کمتر از طول موج نور مرئی) حدود ۱ً\۱۵ طول موج نور یا تقریباًنانومتر ۴۰ =۱۵\۶۰۰(پراکندگی نور را از بین می‌برد و در نتیجه ماده ای مات یا حتیشفاف ایجاد می‌کند.مدل‌سازی رایانه ای انتقال نور از طریق آلومینای سرامیکی شفاف نشان داده‌است که منافذمیکروسکوپی محبوس در نزدیکی مرزهای دانه به عنوان مراکز پخش اولیه عمل می‌کنند. بخشحجمی تخلخل برای انتقال نوری با کیفیت بالا) ۹۹ / ۹۹ درصد چگالی نظری (باید زیر ۱٪ کاهشیابد. این هدف با استفاده از روشهای فرآوری شیمیایی نوظهور شامل روشهای شیمی سلژل و فناوری نانو، به راحتی در آزمایشگاه‌ها و تأسیسات تحقیقاتی در سراسر جهان به دستآمده و به خوبی نشان داده شده‌است.سرامیک‌های شفافدر کاربردهای خود در مورد لیزرهای پرانرژی، پنجره‌های زره پوش شفاف،مخروط‌های دماغه برای موشک‌های گرمایشی، ردیاب‌های تابش برای آزمایش غیر مخرب،فیزیک انرژی بالا، اکتشافات فضایی، امنیت و کاربردهای تصویربرداری پزشکی ایجاد علاقهکرده‌اند. عناصر بزرگ لیزر ساخته شده از سرامیک‌های شفاف را می‌توان با هزینه نسبتاً کمتولید کرد. این ملفه‌ها فاقد استرس داخلی یا تجویز مجدد ذاتی هستند و اجازه می‌دهند سطحدوپینگ نسبتاً زیادی وجود داشته باشد یا پروفایل‌های دوپینگ طراحی شده به صورتسفارشی بهینه شده باشد. این امر با عث می‌شود که عناصر لیزر سرامیکی برای لیزرهای با انرژیبالا از اهمیت ویژه ای برخوردار باشند.توسعه محصولات پانل شفاف دارای کاربردهای پیشرفته بالقوه دیگری از جمله مقاومت بالا،مواد مقاوم در برابر ضربه است که می‌تواند برای پنجره‌ها و پنجره‌های سقفی خانگی استفادهشود. شاید مهمتر این که دیوارها و سایر کاربردها مقاومت کلی را بهبود می‌بخشند، به ویژهبرای شرایط برشی بالا که در معرض لرزه ای و باد قرار دارد. اگر بهبودی‌های مورد انتظار درخصوصیات مکانیکی تحقق یابد، اگر منطقه پنجره در واقع به مقاومت برشی دیوار کمک کند،محدودیت‌های سنتی که در قوانین ساختمانی امروزی در مناطق لعاب دیده می‌شود، میتوانند به سرعت منسوخ شوند.مواد شفاف مادون قرمز موجود در حال حاضر معمولاً بین عملکرد نوری، مقاومت مکانیکی وقیمت تفاوت دارند. به عنوان مثال، یاقوت کبود (آلومینای کریستالی (بسیار قوی است، اما گران است و در تمام محدوده مادون قرمز ۳–۵ میکرومتر فاقد شفافیت کامل از۳–۵ میکرومتر کاملاً شفاف است، اماyttria فاقد مقاومت کافی، سختی و مقاومت در برابر شوکحرارتی برای کاربردهای هوافضا با کارایی بالا است. جای تعجب نیست که ترکیبی از این دو مادهبه شکل گارنت آلومینیوم ایتریوم (YAG) یکی از بهترین عملکردها در این زمینه است.