שקיפות (אופטיקה)

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
מסננים דיכאורים שקופים בתחומים שונים של הספקטרום
טלפון בעל כיסוי שקוף המאפשר לראות את הרכיבים הפנימיים

באופטיקה, שקיפות היא תכונה של תווך המתארת את יכולתו להעביר קרינה אלקטרומגנטית ובפרט אור מבלי לפזרה או לבלוע אותה. ככל שהחומר שקוף יותר אחוז הקרינה המועבר בתווך גדול יותר. חומר שהינו שקוף למחצה, כלומר המאפשר מעבר של אור אך מפזר אותו מכונה "חומר זָכוּךְ", חומר שאינו שקוף מכונה "חומר אָטוּם". שקיפות נובעת מחוסר היכולת של הקרינה לבצע אינטראקציה עם האלקטרונים או המולקולות שבתווך. מידת השקיפות של חומרים שונה באורכי גל שונים, תחומים שונים בספקטרום מבצעים אינטראקציות שונות עם חומרים שונים. חומר שהוא שקוף בתכונותיו האלקטרוניות יכול להיות זכוך (transluscent), כתוצאה מפיזורים פנימיים. תרחיף (לדוגמה ערפל, חלב) אינו שקוף כי החלקיקים הרבים בתוכו מפזרים את האור לכוונים שונים, על אף שהחומרים כשלעצמם (מים, אוויר, שומן) שקופים. מוצק רב גבישי (לדוגמה מלח בישול, אלומינה) יכול להיות שקוף בתכונותיו הבסיסיות אך לא בנפח גדול, כי הגבישונים הרבים מפזרים את האור בכוונים שונים, אף שכל גבישון כשלעצמו שקוף.

מדדים לשקיפות[עריכת קוד מקור | עריכה]

שקיפות נמדדת בכמה אופנים שקולים.

  • שקיפות של עצם נמדדת על פי עומק אופטי (optical depth), שהוא גודל חסר יחידות המודד את עוצמת הקרינה הנבלעת במעבר דרך העצם כולו. עומק אופטי בחומרים רגילים הוא גודל חיובי או אפס, חסר יחידות בסולם לוגריתמי טבעי, כאשר עובי אופטי אפס הוא חומר שקוף לחלוטין, עובי אופטי של אחד מעביר כ-37% מהקרינה, וכך הלאה.
  • שקיפות כתכונה של חומר נמדדת בעומק חדירה (Penetration depth), שהוא עובי החומר שבו עוצמת הקרינה החודרת שווה לאחד חלקי e מעוצמת הקרינה ההתחלתית. עומק החדירה הוא גודל בעל יחידות של אורך, והחומר שקוף יותר ככל שעומק החדירה גדול יותר. באטמוספירה עומק החדירה נמדד כראות אטמוספירית.
  • מדד נוסף לשקיפות של חומר הוא מקדם הנחתה (Attenuation coefficient), שהוא אחד חלקי עומק החדירה. מקדם ההנחתה הוא גודל בעל יחידות של אחד חלקי אורך, וככל שמקדם ההנחתה גדול יותר, החומר אטום יותר ושקוף פחות.

עבור עצם שהוא משטח אחיד, העומק האופטי שווה לעובי החומר כפול מקדם ההנחתה, וגם לעובי החומר חלקי עומק החדירה.

דוגמאות[עריכת קוד מקור | עריכה]

האטמוספירה שקופה לאור נראה, עם עומק חדירה ממוצע של כמה עשרות קילומטרים, המשתנה על פי ראות אטמוספירית בכל מזג אוויר. האטמוספירה שקופה גם לחלקים של הקרינה התת-אדומה, אך חלקים מסוימים בתת-אדום נחסמים באטמוספירה מכוון שהם משרים סיבובים וויברציות מולקולריות (בעיקר על מולקולות מים ופחמן דו-חמצני).

שכבת האוזון אינה שקופה לקרינה על-סגולה בזכות שכבת האוזון, פיזר ריילי גורם לכך שהאטמוספירה יותר זכוכה לכחול מאשר לשאר הצבעים ומסיבה זו השמיים כחולים.

קרינת הרקע הקוסמית היא שריד מתקופה בה היקום הצעיר שינה את מצבו מאטום לשקוף. עד כ-200,000 שנים לאחר המפץ הגדול היקום הורכב בעיקרו מפלזמת מימן שהינה אטומה מאד, אולם כשהיקום התרחב והתקרר יוני המימן עברו ריקומבינציה והפכו לאטומים שהנם במידה רבה שקופים לקרינה.

זכוכית הינה שקופה מכוון שמבנה פסי האנרגיה בה לא מאפשר אינטראקציה של התחום הנראה של הספקטרום עם האלקטרונים בחומר, אולם קרינת על-סגול מסוגלת ללבצע עירורים אלו ולכן הזכוכית אטומה לקרינה זו. אילוח של זכוכית בחומרים שונים מסוגל לגרום לכך שצבעים מסוימים ייבלעו בחומר ועל ידי כך הזכוכית תהפוך לצבעונית.

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

קישורים חיצוניים[עריכת קוד מקור | עריכה]

ויקישיתוף מדיה וקבצים בנושא שקיפות (אופטיקה) בוויקישיתוף
P physics.svg ערך זה הוא קצרמר בנושא פיזיקה. אתם מוזמנים לתרום לוויקיפדיה ולהרחיב אותו.