Pregunta: ¿Hay metales transparentes?
El berilio es muy transparente a los rayos X y, por lo tanto, se utiliza en ventanas para tubos de rayos X.
Las películas de metal extremadamente delgadas también pueden ser transparentes a ciertas frecuencias de luz. La película de oro en una placa frontal de astronautas es un ejemplo.
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Supongo que el interrogador no estaba pensando en rayos X o astronautas cuando hizo la pregunta.
Los fotones transportan energía proporcional a su longitud de onda (o frecuencia). Cuando golpean una sustancia, interactúan con el campo de electrones de ese material. Los electrones existen a niveles de energía discretos. Absorberán fotones con niveles de energía que permiten que el electrón suba un nivel. Cuando el electrón vuelve a su nivel de reposo, volverá a emitir un fotón con una longitud de onda de frecuencia proporcional al “intervalo de banda” del nivel discreto. Esto está un poco simplificado, pero es suficiente para la discusión actual.
Los metales son altamente conductores de electrones. También tienen un índice muy alto de refracción. Entonces, cuando los fotones dentro del rango visible golpean una superficie metálica, el campo eléctrico de los electrones libres refleja la mayoría de los fotones. Los fotones que se absorben interactúan fácilmente con los electrones de los metales y se vuelven a emitir como “calor”, que es “radiación del cuerpo negro”.
En un material transparente, los fotones interactúan muy débilmente con el campo eléctrico de los átomos.
Los materiales transparentes tienen una amplia “banda prohibida”. La energía requerida para pasar al siguiente nivel es mayor que la energía de los fotones de luz visible. Los fotones con energías por debajo del valor de banda prohibida no son absorbidos por estos materiales. Entonces los fotones pasan a través del material y permanecen coherentes. Por ejemplo, no son absorbidos, reflejados o dispersados.
Incluso los materiales muy transparentes pueden reflejar la luz, dependiendo del ángulo incidente de los fotones.
Por lo tanto, un haz de luz visible que golpea una lámina de vidrio de ventana en un ángulo poco profundo puede reflejarse parcial o casi por completo. Incluso los rayos X y los rayos Gamma pueden reflejarse si el ángulo de incidencia en el reflector es lo suficientemente pequeño.
Notas:
A menudo se menciona que la luz “se ralentiza” en un medio transparente. Esto es algo engañoso. La velocidad de la luz es siempre C. Los fotones que viajan a través del material transparente podrían verse con mayor precisión como absorbidos y luego reemitidos a la misma frecuencia por los electrones con los que interactúan, pero aún viajan en C entre las interacciones.
Incluso en el más transparente de los materiales, los fotones son finalmente absorbidos. En los mejores cables de fibra óptica, la señal debe amplificarse y retransmitirse después de cierta distancia.
Esto se debe tanto a la absorción como a la decoherencia de la señal debido a que los fotones forman el “pulso” digital siguiendo diferentes caminos a través de la fibra. Los fotones siguen un camino en zig-zag por la fibra, y se reflejan internamente en el revestimiento de la fibra. Las diferentes longitudes de ruta hacen que la señal se extienda o se difumine, y finalmente se vuelva ilegible. Cuanto mayor sea la velocidad de transmisión, antes sucederá esto.
Las fibras de baja pérdida de alta calidad pueden transmitir luz a lo largo de 8 km con un 25% o menos de atenuación. Si el agua de mar fuera tan transparente, se podría ver hasta el fondo de las trincheras oceánicas más profundas.
Puede encontrar referencias a “Aluminio transparente” en Internet. Pero esto no es aluminio metálico puro. Se refieren al oxinitruro de aluminio o AlON, que es una cerámica compuesta de aluminio, oxígeno y nitrógeno.
Muchos cristales minerales son transparentes. Cuarzo, zafiro, rubí, esmeralda y muchos más.
YAG, granate de itrio y aluminio, es un cristal sintético utilizado para imitar diamantes y para construir láseres.
Personalmente encuentro fascinante la idea de los fotones. Aquí tenemos una “partícula” que también es una “onda electromagnética”. Me doy cuenta de que dentro de QM todas las partículas también tienen funciones de onda. Es esta dualidad la que permite fenómenos tan interesantes como túneles y enredos.
¿Es posible que una partícula tenga una longitud de onda de cero o infinito? ¿Cuáles son las cualidades de los fotones que se acercan a estos límites?
Se sugiere que los límites estén establecidos por la longitud de Planck en un extremo (aproximadamente igual a 1.6 x 10 ^ -35m o aproximadamente 10 ^ -20x el tamaño de un protón), y el tamaño del Universo en el otro.
Los fotones con energías de 100 TeV, longitud de onda de aproximadamente 1.24 × 10 ^ −20m, 2.42 × 10 ^ 28 Hz son las medidas más energéticas.
¿Qué pasaría con un protón que viaja a una velocidad relativista que fue golpeado por un fotón de rayos gamma de energía extremadamente alta que viaja en la dirección opuesta? Asumo una lluvia de partículas de alta energía y radiación, ya que la energía debe conservarse.
Debo hacer un trabajo práctico hoy. Gracias por tu pregunta Me he desviado un poco aquí. Espero que encuentres este tema tan interesante como yo.