2.3.Поглинання світла в твердих частинках

Коли світло падає на об'єкт, це зазвичай відбувається тільки з різними частотами (довжинами хвиль). Об'єкти зазвичай вибірково поглинають, відбивають або проводять світло певних частот. Таким чином, наприклад, один об'єкт може відобразити зелене світло, поглинаючи всі інші частоти видимого світла. Інший об'єкт міг би вибірково передати синє світло, поглинаючи всі інші частоти видимого спектру. Манера, в якій видиме світло взаємодіє в об'єкті, залежить від частоти світла, природи атомів в об'єкті, і часто від характеристик електронів в атомах об'єкта.

Рис.2.2.Католицька церква Meining, стакан ХХ ст.

Деякі матеріали дозволяють велику частину світла, що падає на них, щоб бути переданими через матеріал без того, і щоб бути відбитими. Матеріали, які дозволяють передачу світлових хвиль через них, називають оптично прозорими. Хімічно чисте (нелеговане) скло вікна і чиста річка або джерельна вода – очевидні приклади цього.

Матеріали, які не дозволяють передачу будь-яких легких частот хвилі, називають непрозорими. Такі речовини мають хімічний склад, який включає те, що називається поглинальними центрами. Більшість об'єктів складаються з матеріалів, які є відбірними в їх поглинанні білих світлових частот. Таким чином, вони поглинають певні частини видимого спектру світла, відбиваючи інші. Частоти спектра, які не поглинені, або відображені назад або передані для нашого об'єктивного спостереження. Видима частина спектра, це – те, що дозволяє нам отримати кольори фарб.

У католицькій церкві Meiningen, застосоване скло 20-ого століття, яке містить різні хімічні елементи, відповідальні за появу певних довжин хвилі видимого світла, що впливають на сприйняття кольорів відвідувачів. У діапазоні довжин хвиль від більш довгої (0,7 мікрометра) до більш короткої (0,4-мікрометрового) отримуємо ефект перенесення кольорів і ми бачимо: червоний, оранжевий, жовтий, зелений і синій (ROYGB). Механізми добірного колірного поглинання світлової хвилі включають:

• Електронний: переходи в електронних рівнях енергії в межах атома (наприклад пігменти). Ці переходи знаходяться як правило в ультрафіолетових і / або видимих ​​спектрах спектру.

• Вібраційний: резонанс в атомних / молекулярних вібраційних способах. Ці переходи знаходяться зазвичай в інфрачервоній частині спектру.

2.4. Інфрачервоне світло

Первинний закон збереження механічної енергії руху в стислому стані в підсумку пов'язаний з високою температурою, або тепловою енергією. Теплова енергія проявляється як енергія руху. Таким чином, висока температура – рух на атомних і молекулярних рівнях. Первинний спосіб руху в прозорих речовинах – вібрація. Будь-який даний атом буде вібрувати щодо середнього положення або становити в середньому положення в межах прозорої структури, оточеній її найближчими сусідами. Ця вібрація в 2 вимірах еквівалентна коливанням маятника годинника. Тобто відбувається маятникове кочення назад і вперед симетрично відносно менше середнього положення або бути в середньому в вертикальному положення. Атомні і молекулярні вібраційні частоти можуть бути досягнуті в середньому з 1012 циклами ((2х1012) герц.

Коли легка хвиля даної частоти стикається з матеріалом, з частинками, що мають ті ж самі або (резонансні) вібраційні частоти, тоді ті частинки поглинуть енергію світлової хвилі і перетворюють це в теплову енергію вібраційного руху. Так як різні атоми і молекули мають різні природні частоти вібрації, вони вибірково поглинуть різні частоти (або частини спектру) інфрачервоних променів світла. Відображення та передача легких хвиль відбуваються, тому що частоти світлових хвиль не збігаються з природними резонансними частотами вібрації об'єктів. Коли інфрачервоний промінь світла цих частот падає на об'єкт, то енергія може бути відображена або передана.

Якщо об'єкт прозорий, то світлові хвилі передаються сусідніми атомами здебільшого матеріалу і повторно випускаются з протилежного боку об'єкта. Такі частоти світлових хвиль, як кажуть, передані (наприклад, лінза (оптика)).