¿Por qué son objetos opacos?

Question

He estado buscando en internet para encontrar respuestas a esta pregunta, pero no he encontrado una convincente. Agradecería cualquier respuesta.

Entiendo por qué los objetos son opacos/negro. Por ejemplo, cuando (blanco) luz incide sobre un libro cerrado (digamos que es azul), todas las longitudes de onda de la luz visible, excepto el azul son absorbidos y por lo tanto vemos como el azul.

Ahora, por lo que he leído,

[0.] es que los electrones que absorben el (no azul) los fotones de la luz blanca y el salto a estados de energía más elevada.

Mis preguntas son:

1 - Hacer que los electrones se mantienen en el mismo estado?

2 - Si fueran a saltar de allí de nuevo a su estado original, no emiten un fotón que es exactamente de la misma longitud de onda como la que fue absorbida por ella en primer lugar?

3 - Si están en el mismo estado, ¿por qué el libro de continuar aparecen en azul? No puede absorber más energía, a menos que se devuelve a su estado original, al hacerlo, no se emite un fotón de la misma longitud de onda es absorbida en el primer lugar?

4 - Y , por último, ¿qué parte del átomo es el reflejo de la luz azul? Es un rebote de electrones?

Answer 1

La gran pregunta - respuesta parcial.

Una gran cantidad de la opacidad de la mayoría de los objetos se debe a una combinación de dispersión y absorción. En las discontinuidades en el índice de refracción, la luz tiene una probabilidad de refracción o reflexión. Cuando se agrega por ejemplo partículas de dióxido de titanio para pintar, crear muchas pequeñas dispersión de los puntos. Esto es lo que hace que la pintura de color blanco (y en el papel, etc) aparecen en "blanco" - fotones son dispersados hasta que venga de nuevo.

Ahora el color es el resultado de diferentes probabilidades de dispersión y absorción. Como un fotón intenta hacer su camino fuera de la superficie (para cualquier no-especular reflexiones normalmente esto implica múltiples interacciones) que tiene una oportunidad de excitar un electrón (electrón que pertenece a un átomo, o más probablemente a la de los electrones que se comparten entre los átomos de un moleculares como parte de sus bonos) y ser absorbido. Ahora, a menudo, esta excitación de electrones tiene muchas formas diferentes de perder su energía de nuevo - si es que estaba emocionado de estado de la a a la B, no tiene que hacer la transición de la B a la A, pero puede ir a algunos (intermedio) estado C en su lugar.

Y al hacerlo, el color de la luz cambia...

Answer 2

Si usted no está familiarizado con el tema de este enlace (wiki) puede dar un conocimiento básico de lo que sucede en un simple átomo de H, y a continuación, puede ampliar a través de artículos relacionados.

Todos sus 4 preguntas están relacionadas, y he añadido [0-] para la declaración en su premisa:

Los fotones en todas las frecuencias de golpear un objeto son absorbidos en diferentes formas (absorbida, reflejada, refractada, dispersos, transtormed en energía térmica) por los átomos, no sólo [0-] por los electrones.

Los electrones (1-) no permanecer en el mismo estado, siguen saltando a diferentes niveles de excitación y de nuevo a la (2-) estado original.

(3-) en su camino hacia abajo que emiten todo tipo de fotones, de diferentes frecuencias, como se puede ver en el enlace, pero por lo general sólo uno en el espectro visual. Así que usted puede ver de color azul debido a que es la única frecuencia que puede detectar. Y la luz que vemos viene todo el tiempo de los diferentes electrones.

(4-) tienes razón, la luz proviene principalmente de electrones más externos, pero no es principalmente reflejado. Que es lo que es engañoso y confuso que, si la luz se refleja vería todas las frecuencias. La luz es emitida y, las frecuencias son, por así decirlo, filtrados por los electrones, que absorbe todas las frecuencias y de retorno de sólo unos pocos.

Espero haber cubierto todos los aspectos de tus dudas

Answer 3

voy a ofrecer una respuesta a esta pregunta, junto con las respuestas a algunos de mis comentarios en este hilo (además de ofrecer un par de referencias rápidas).

Electromagnético (EM) de la Radiación de la Luz interacción con la materia (objetos materiales) implica varias cosas. Relativa opacidad/transparencia de los materiales de la siguiente figura se muestra lo que sucede (referencia: http://www.uotechnology.edu.iq/appsciences/filesPDF/material/lectures/2c/3-Materials_prperties8.pdf):

Ondas EM interactuar con un material a través de su (micro-)de la estructura, es decir, principalmente electrónica/energía de las zonas (más nuclear de la estructura, el tamaño de material, espesor, ángulo de incidencia, etc..)

El (detallada) los efectos se calculan utilizando cuántica la mecánica. Debido a la interacción de una onda EM con la estructura del material, la cantidad de reflexión/absorción/transmisión depende de la longitud de onda y frecuencia de los incidentes de onda EM (relacionadas con Einstein-Planck de la relación $E=hv$, $E$ la energía de la onda EM, $h$ la constante de Planck, $v$ frecuencia de la onda EM)

En resumen, el micro-interacción es como sigue:

un fotón con la energía dada puede interactuar con un electrón (con una energía dada) y hacer que el electrón salta a otra órbita/energía de la zona, con lo que el fotón es absorbido, o pueden estar dispersos/desviado por un electrón, por lo tanto los fotones se reflejan/atenuada o no interactuar (dependiendo de la energía del fotón/longitud de onda y la energía de las zonas de material), con lo que el fotón es de transmisión sexual.

Para caracterizar la cantidad de opacidad/transparencia de un objeto material (con respecto a la radiación electromagnética de longitud de onda), hay varios coeficientes utilizados, basado en la Ley de Lambert-Beer (y otras fórmulas similares). Para obtener información detallada de aproximaciones uno puede comprobar por ejemplo https://newton.ex.ac.uk/research/emag/pubs/pdf/Hooper_OE_2008.pdf

La (percibida) de color de un objeto material, depende de lo que (visible) longitudes de onda se refleja y absorbe. Así, un material que absorbe todos (visible) de longitudes de onda, mientras que refleja ninguno aparecería como "negro", mientras que un material que refleja todos (visible) de longitudes de onda, mientras que absorbe nada aparecería como "blanco". Un material que refleja (visible) de longitudes de onda en torno a la "roja" de longitud de onda, aparecería como "rojo", mientras que un material que absorbe solo longitudes de onda de alrededor de (visible) "rojo" y refleja todo lo demás aparece como el "color complementario del rojo" y así sucesivamente.

Es una forma clara de lo anterior, que la opacidad/transparencia de un objeto material es la principal función de la luz/EM onda de la frecuencia (o longitud de onda) (en general diferente para cada objeto material). Como tal, hay ciertas (rangos de longitudes de onda) de la radiación electromagnética con respecto a que los objetos materiales son (en su mayoría) transparente o (en su mayoría) opaco.

Sobre metales (como por cada uno de los comentarios), los metales son en su mayoría opaco en el rango de la luz visible, mientras que en su mayoría transparentes en el rango de los rayos X/$\gamma$-rayos (referencia: http://higheredbcs.wiley.com/legacy/college/callister/0470125373/conceptcheck_ans/ch19.pdf basado en http://phys.thu.edu.tw/~hlhsiao/mse-web_ch21.pdf)

Una física.se pregunta acerca de la transparencia de plactic bolsas en la radiación infrarroja

Cualquier persona interesada en experimentar, aquí es un buen manual sobre la medición de la luz

Answer 4

Todo está vinculado, por lo tanto responder a una dilucidar el resto. Ellos no permanecen en el mismo estado, si ese fuera el caso, entonces usted tiene el problema que usted menciona en el punto 3). Después de ser excitado, el electrón pierde energía por varios mecanismos. Algunos de ellos irradiar de nuevo "luz" o, más generalmente, de las ondas electromagnéticas en otras frecuencias fuera del espectro visible, y no necesarilly a través de la misma longitud de onda. Mientras que otros pierden su energía a través de la transferencia a otras excitaciones en los sistemas como fonones.

El problema con el color se parece más a esa longitud de onda particular es elásticamente dispersos por el átomo (sistema se compone de los electrones y el núcleo). Esta dispersión puede ser entendido de alguna manera, como si los átomos están trabajando como una antena que irradia una longitud de onda particular, y por lo tanto el color particular.