Propriedades ópticas dos materiais

Fluorescência e birrefrigencia em um cristal de calcita, duas das propriedades ópticas dos materiais. O feixe de laser é separado em dois ao cruzar o vidro. Fonte: Wikimedia Commons.

Quais são as propriedades ópticas dos materiais?

As Propriedades ópticas dos materiais Eles são aqueles que são revelados quando a matéria interage com a radiação eletromagnética. Essas propriedades explicam vários fenômenos, como cor, transparência ou opacidade.

As diferentes estruturas dos materiais, no nível molecular, fazem a luz absorver e refletir de maneiras diferentes, produzindo efeitos variados. O entendimento desses fenômenos é fundamental em muitas tecnologias atuais, como as baseadas em fibras ópticas.

Agora, a radiação eletromagnética e particularmente a luz, que é a parte visível do espectro, interage com o meio de três maneiras diferentes:

• Absorção, parte do feixe de incidentes é completamente absorvida pelo meio ambiente.
• Reflexão, outra fração de energia incidente é refletida de volta ao meio original.
• Transmissão, o restante da energia está passando pelo meio ambiente e é transmitido para outro meio.

Graças a isso, do ponto de vista óptico, os materiais são classificados como:

• Transparente, aqueles que a luz está completamente cruzada, permitindo ver claramente os objetos através deles.
• Translúcido, absorve uma parte da luz incidente e transmita outra, para que qualquer objeto visto através deles pareça difuso.
• Opaco, não é possível ver através deles, pois eles absorvem completamente a luz incidente.

Propriedades ópticas mais importantes

1. Brilho

Essa qualidade refere -se à aparência de uma superfície quando a luz é refletida nela. Se os reflexos forem produzidos, a superfície é brilhante, independentemente de sua cor, e se, pelo contrário, parece desligado, é uma superfície mate.

Superfícies metálicas baseadas em prata, ouro, cobre, aço e outros metais têm brilho metálico, como o nome sugere. Por outro lado, poliestireno, alguns plásticos e papel comum são mate.

Os metais brilham porque a luz interage com seus elétrons livres, aumentou seu grau de vibração, o que se traduz no reflexo de suas ondas luminosas claras em particular.

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2. Cor

Os objetos são da cor da luz que dispersam. A luz branca contém todos os comprimentos de onda e cada um deles é percebido como uma cor diferente: azul, verde, amarelo, vermelho ... o céu parece azul, porque as moléculas de atmosfera preferencialmente dispersam esse comprimento de onda, absorvendo os outros.

Em vez disso, gotas de água e cristais de gelo se dispersam do lado de fora deles praticamente todos.

Por outro lado, metais como ouro e cobre absorvem os comprimentos de onda de azul e verde, refletindo os de amarelo e vermelho. E prata, aço e alumínio refletem todos os comprimentos de onda visíveis e é por isso que eles parecem prateados brancos.

3. Transparência e opacidade

Os materiais que deixam toda a luz visível que os afetam são transparentes. É o caso de água líquida, lençóis de acrílico transparente e cristais de óculos. Por outro lado, os materiais que não são considerados opacos, por exemplo, pedaços de metal ou madeira.

Materiais translúcidos têm características intermediárias, absorvem uma parte da luz que cruza e transmite o restante. Exemplo desse tipo de substâncias são alguns óleos e cristais de gelo.

É importante observar que alguns materiais são opacos para certos comprimentos de onda e transparentes antes de outros. Um caso é a atmosfera da terra, que é amplamente opaca para a radiação infravermelha emitida pelo planeta, sendo transparente à luz que vem do sol.

4. Luminescência

Algumas substâncias expostas a certos estímulos energéticos têm a capacidade de absorver energia e depois emitir espontaneamente uma parte na faixa de luz de visível ou perto dela. Para alguns materiais, a exposição à luz solar é suficiente, outros exigem mais radiação energética, como raios X.

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Não apenas as radiações eletromagnéticas dão origem a emissão de luz, mas também mecânica, elétrica, térmica e mais.

Esse fenômeno luminoso tem sua origem no fato de que os elétrons nos átomos são dispostos em níveis de energia discretos ou quantizados. Se eles absorverem energia, são capazes de passar de um estado de menos energia para um maior e, quando mais tarde retornam ao estado original, emitem excesso de energia na forma de luz.

• Fluorescência e fosforescência

É chamado de fluorescência para a emissão de luz que ocorre dentro de 10^-8 segundos após a exposição do material à fonte emissora de energia. Por outro lado, a fosforescência ocorre quando a emissão de luz do material luminescente dura mais de 10^-8 segundos.

• Termoluminescência

Alguns materiais isolantes ou semicondutores são capazes de emitir luz aquecendo continuamente. Por causa disso, o sólido emite luz mais tarde.

Esse fenômeno com incandescência não deve ser confundido, como o que ocorre quando uma corrente elétrica atravessa um filamento condutor de tungstênio, em uma lâmpada convencional.

A termoluminescência é freqüentemente usada até datar objetos de cerâmica que contêm certos minerais. Com este método, amostras de até 500 podem ser datadas.000 anos.

• Triboluminescência

Alguns tipos de cristais de quartzo e cana emitem luz quando são desmoronados, esfregados ou deformados de alguma forma. Às vezes, alguns terremotos são acompanhados por fenômenos leves associados à triboluminescência de rochas no córtex da Terra.

• Eletroluminescência

São substâncias semicondutores que emitem luz quando uma diferença de potencial é aplicada. O efeito é amplamente utilizado em tábuas de carros, brinquedos e elementos decorativos.

• Quimioluminescência e bioluminescência

Certas reações químicas liberam energia na forma de luz e, se ocorrerem nos seres vivos, é chamada bioluminescência, observada em insetos como vaga -lume e em grande parte da vida marinha.

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A quimioluminescência é usada na ciência forense. O luminol reage com pequenas quantidades de ferro de sangue e produz um brilho fraco quando a sala está em escuridão.

5. Dicroísmo

Algumas substâncias mostram cores diferentes de acordo com o ângulo do qual eles parecem, ou seja, dispersam um certo comprimento de onda em um certo ângulo.

6. Birrefrengencia ou refração dupla

São substâncias dentro de cuja velocidade de luz não é a mesma em todas as direções.

Uma frente de onda luminosa que afeta esse material gera dois conjuntos de ondas secundárias tangentes entre si, ao longo de uma direção específica, chamada eixo óptico. O efeito é que, através de um cristal birrefringente, duas imagens do mesmo objeto são vistas, ligeiramente deslocadas.

Exemplo de substâncias birrefringent são calcitas e quartzo cristalino.

7. FOTOCROMISMO

É a mudança de cor em certas substâncias, causadas pela interação com algum tipo de radiação eletromagnética ou outro tipo de estímulo externo de tipo físico ou químico, como a passagem de uma corrente elétrica, atrito, uma mudança no pH ou calor.

Esses materiais são usados ​​para vários propósitos, como na elaboração de óculos para a melhoria seletiva da acuidade visual, cristais de proteção para residências e remendos indicadores do grau de explosões de exposição, entre outras aplicações.

8. Polarização

Os campos eletromagnéticos que compõem a luz não polarizada podem ser movidos em qualquer direção perpendicular à direção da propagação. Mas há substâncias de que, quando são atravessadas pela luz não polarizada, deixe a luz vibrar em uma certa direção.

Uma maneira de obter luz polarizada é passar por um cristal birrefringente e eliminar um dos dois componentes, como no caso do prisma de Nicol.

Um cristal turmalina pode absorver a luz que vibra em todas as direções, exceto em um, de modo que os cristais com os quais as folhas polaroides são fabricadas, use açafrão.

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