PROPIEDADES OPTICAS DE LOS MATERIALES

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Facultad de ingeniería mecánica y ciencias de la producción

PROPIEDADES ÓPTICAS DE LOS MATERIALES

27/08/2014

Integrantes:

∙    Albarracín Meneses Hugo

∙    Romero Muñoz Joel Rafael

∙    Dávila Moreno Diego Paulino

∙    Valle Villamarin David Eduardo

∙    Guzmán Silva Danny Giuseppe

∙    Oleas Paredes Víctor Xavier[pic 3][pic 4]

En la actualidad existen diferentes tipos de materiales para el uso en la ingeniería, por lo cual es muy importante conocer sus diferentes características para poder aprovechar al máximo sus  propiedades,  en  el  presente  documento  nos  centraremos  en  indicar  las  propiedades ópticas de los materiales.

Absorción de la luz en los materiales

Los materiales no metálicos pueden comportarse como opacos o transparentes a la luz; y, en el caso de que sean transparentas a menudo aparecen coloreados. La radicación lumínica se absorbe por tres tipos mecanismos que también influyen en sus características de transmisión.

1.   La absorción  por  polarización  electrónica: solo es importante a frecuencias  de luz próximas a la frecuencia de relajación de los átomos constituyentes.

2.   Otro mecanismo es la absorción como consecuencia de las excitaciones electrónicas a

través del intervalo prohibido de energía que implica transiciones electrónicas.

3.   El  otro  está  relacionado  con  transiciones  electrónicas  a  niveles  de  impurezas  o defectos que se encuentran en este mismo intervalo.

La absorción de luz ocurre por promoción o excitación de un electrón desde la banda de valencia casi llena hasta un estado vacío de la banda de conducción.[pic 5]

Estas excitaciones solo se generan si la energía del fotón es superior a la energía del intervalo prohibido de energía.

La energía máxima del intervalo prohibido de energía para que ocurra la absorción de luz visible es 3,1 eV. Esto quiere decir que la luz visible no es absorbida por aquellos materiales que tengan intervalos prohibidos de energía mayores a esta cantidad.

La intensidad de la radiación absorbida neta es independiente del carácter del medio y de la longitud del camino dentro del medio. La intensidad de la radiación transmitida o no absorbida decrece de modo continuo con distancia x recorrida por la luz:

Donde I´O es la intensidad de la radiación incidente no reflejada y β el coeficiente de absorción en , el parámetro de distancia x se mide desde la superficie donde incide la radiación hasta el interior del materiales. Los materiales con valores elevados β se consideran altamente absorbentes.

Color

La luz visible es una radiación electromagnética, con longitudes de onda que se extienden desde 400nm a 750nm. La luz visible contiene bandas de colores que van del violeta hasta el rojo, como se muestra en la figura. La luz de cada una de estas longitudes de onda es percibida en el cerebro humano como un color diferente

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Cada material tiene un color y un brillo característicos, por ejemplo los metales se distinguen a simple vista de otros materiales por su color y su brillo.

La materia puede absorber la luz debido a una serie de fenómenos que incluyen vibraciones y rotaciones atómicas, orbitaciones moleculares y transferencia de cargas.

La absorción es un proceso muy ligado al color.

Un cuerpo opaco, es decir no transparente, absorbe gran parte de la luz que lo ilumina y refleja una parte más o menos pequeña.

Las radiaciones luminosas reflejadas determinarán el color con   que nuestros ojos verán el objeto. Cuando este cuerpo absorbe todos los colores contenidos  en la luz blanca, el objeto se verá Negro. Cuando refleja todos los colores del espectro, el objeto se verá Blanco.

Si la absorción es uniforme para todas las longitudes de onda de la luz visible, el material aparecerá incoloro como por ejemplo los vidrios inorgánicos de alta pureza y los diamantes.

En general la absorción selectiva ocurre por excitación de electrones, la fracción de luz visible superior a Eg es absorbida selectivamente por la transición electrónica desde la banda de valencia a la banda de conducción. Desde luego parte de la radiación absorbida es emitida de nuevo cuando los electrones excitados vuelven a caer a sus estados energéticos originales más bajos.

Opacidad y translucidad

La opacidad es una propiedad óptica de la materia que no permite el paso de gran parte de la luz.

Un material es opaco cuando bloquea el paso de la luz en una proporción apreciable por el humano,  la opacidad  presenta diversos  grados  y  propiedades.  En  cambio,  un  material  es denominado traslúcido cuando permite el paso de la luz dispersándola, por lo cual las formas de los objetos se hacen muy difíciles de reconocer o apreciar, y un material es transparente cuando deja pasar fácilmente toda la luz.

Una forma común y no técnica de confirmar la opacidad de un objeto es de acuerdo a cómo

impide el ingreso de la luz del espectro visible. Ejemplo: si un hombre está sentado frente al monitor de una computadora en una oficina y le molestan los rayos del sol al trabajar por el reflejo que generan, querrá emplear una cortina para bloquear la luz. La opacidad de la cortina será confirmada por la persona en cuestión cuando descubra que el sol ya no constituye una

molestia.

Para aplicaciones más técnicas, se estudia la opacidad o transparencia a la radiación infrarroja,

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