Тред №843447

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 10:23:53Вопрос - возможно ли существование материала, отражающего видимый свет, но поглощающего инфракрасное излучение?

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 10:23:53

 

Надув щеки, скажу, что для идеального поглощения надо, чтобы при данной частоте реализовался т.н. плазмонный резонанс, когда вещественная часть показателя преломления обратилась бы в ноль. Полное поглощение бывает полным только при толщиных, в многие разы превышающих длину поглощения.  В воздухе, к примеру, инфракрасие не поглощается, а вода жрет все с длиной волны более одного микрометра. То, что алюминиевая фольга отлично отражает тепло, замечали в быту все. При длинах волны около десятка микрометров коэффициент отражения алюминия, а так же серебра и золота, доходит до 98%. Т.е., для человека за фольгой она как бы (почти) все поглощает --- вспомните теплозащитные костюмы пожарников. С т.н. метаматериалами, например, мелкодисперсными наночастицами, можно в определенном не особо широком диапазоне длин волн, подтянуться к 100% со многими десятичными знаками.

А вот чистого поглощения без отражения и без рассеяния не бывает. Для полного осознания этого надо пройти квантовую теорию рассеяния. В курсе общей физики, в теории дифракции света, проходят принцип Бабинэ, который гласит, что асолютно черный поглощающий диск рассеивает за счет дифракции ровно столько света, сколько поглощает, т.е., его истинное сечение для падающего света вдвое больше чем, его геометрическое сечение.

 

• +0.08 / 3

Цитата: Dobryаk от 13.11.2014 11:01:14Надув щеки, скажу, ...

Цитата: Dobryаk от 13.11.2014 11:01:14

 

Спасибо; вопрос сформулирван неточно.
Под поглощением я понимаю исключительно поглощение лучевой энергии - переход ее в тепловую.
Уточняем - могут ли существовать материалы, для которых коэффициент отражения в инфракрасной части спектра значительно меньше, чем в видимой?

• +0.00 / 0

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 13:11:37Спасибо; вопрос сформулирван неточно.
Под поглощением я понимаю исключительно поглощение лучевой энергии - переход ее в тепловую.
Уточняем - могут ли существовать материалы, для которых коэффициент отражения в инфракрасной части спектра значительно меньше, чем в видимой?

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 13:11:37

 

На занудство ответ занудством:

Падающий на сажу/камень/рельс на дороге (так, что босиком не наступишь --- обжигает) свет переходит в тепло, т.е., снова в излучение, но с гораздо большей длиной волны, ака меньшей частоты.  Из банального опыта мы знаем, что чем шероховатее поверхность, тем она хуже отражает.

Спрашивается, возможно ли, чтобы эта конверсия горячего тепла в холодное без отражения была эффективнее, чем света в тепло. Ответ: да, возможно. Над знать свойства материала.

Какое имеет это практическое значение? Да сколько угодно. Самый тупой пример из 21-го века: если хочешь тепловизором днем измерить  дистанционно температуру чего-нибудь, то будь добр быть уверенным, что в тепловизор пришло только инфракрасное излучение собственно тела, но не отраженный от его поверхности свет или чужое тепло, иначе проврешься.

• +0.04 / 1

Цитата: Dobryаk от 13.11.2014 14:57:02На занудство ответ занудством:
...
Спрашивается, возможно ли, чтобы эта конверсия горячего тепла в холодное без отражения была эффективнее, чем света в тепло. Ответ: да, возможно. Над знать свойства материала.
...

Цитата: Dobryаk от 13.11.2014 14:57:02

 

Еще раз спасибо.
Тогда второй вопрос:
- какими свойствами (свойством) должен обладать материал, чтобы преимущественно поглощать инфракрасное излучение, преимущественно отражая видимый свет?
А может быть есть и пример такого материала?

• +0.00 / 0

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 15:12:17Еще раз спасибо.
Тогда второй вопрос:
- какими свойствами (свойством) должен обладать материал, чтобы преимущественно поглощать инфракрасное излучение, преимущественно отражая видимый свет?
А может быть есть и пример такого материала?

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 15:12:17

 

Ну дык я уже называл воду. Отлично отражает видимый свет, поглощение мизерно, коэффициент отражения зависит от угла падения и поляризации, но это все ерунда

• +0.04 / 1

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 15:12:17Еще раз спасибо.
Тогда второй вопрос:
- какими свойствами (свойством) должен обладать материал, чтобы преимущественно поглощать инфракрасное излучение, преимущественно отражая видимый свет?
А может быть есть и пример такого материала?

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 15:12:17

 

Я бы разбил задачку на два этапа:
1. Отразить видимый свет, при этом пропуская ИК.
2. Поглотить ИК.
Первая задача вполне решаемая. Берём тонкую пластинку (или покрытие) из кремния или германия (м.б. халькогениды). Отражательная способность для видимого света высокая, в то же время пропускание для ИК вполне приличное (> 50%, vs от толщины) см. http://tydexoptics.com/pdf/ru/Germanium.pdf . Кстати выпускаются отечественной промышленностью http://www.elektrosteklo.ru/Ge_rus.htm .
2. Вторая часть не составит затруднений.

• +0.00 / 0

Цитата: ДядяВася от 13.11.2014 16:52:20Я бы разбил задачку на два этапа:
1. Отразить видимый свет, при этом пропуская ИК.
2. Поглотить ИК.
Первая задача вполне решаемая. Берём тонкую пластинку (или покрытие) из кремния или германия (м.б. халькогениды). Отражательная способность для видимого света высокая, в то же время пропускание для ИК вполне приличное (> 50%, vs от толщины) см. http://tydexoptics.com/pdf/ru/Germanium.pdf . Кстати выпускаются отечественной промышленностью http://www.elektrosteklo.ru/Ge_rus.htm .
2. Вторая часть не составит затруднений.

Цитата: ДядяВася от 13.11.2014 16:52:20

 

Пока УчОные собираются с мыслЯми об обустройстве вселенной, предлагаю вернуться к практическим задачам.

 
У меня в закромах сохранилась монокристаллическая кремниевая пластина (советского производства начала 80) толщиной 0,5 мм и я решил на практике проверить ранее высказанное предложение.


Специального инфракрасного фотоаппарата в закромах не нашёл и воспользовался обычной старой мыльницей SAMSUNG Digimax 370 (аж 3,2 Мpx).


И вот, что получилось.
 
То, что кремний прекрасно отражает видимый свет, иллюстрирует  фотография обратной зеркальной стороны пластины:



 
Другая сторона пластины с сформированной матрицей транзисторов:


 

 
Т.к. специального источника ИК излучения также не оказалось, заснял конфорку стеклокерамической варочной поверхности сначала без кремневой пластины:


 

 
Затем, применив кремневую пластину в качестве светофильтра:



F - 2.8; t – 1/2 c; ISO – 141

Как говорится эффект налицо.
 
Ну и чтобы убедиться в том, что пластина не пропускает видимый свет фото лампы накаливания 60 Вт:






Что и требовалось показать.

• +0.11 / 5

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 13:11:37Уточняем - могут ли существовать материалы, для которых коэффициент отражения в инфракрасной части спектра значительно меньше, чем в видимой?

Цитата: ЮВС от 13.11.2014 13:11:37

 

Очень широкий спектр материалов, обладающих изначально практически любой спектральной зависимостью коэффициентов отражения и преломления по отношению к падающему на них излучению можно проапгрейдить до получения опять же практически любой, но уже желаемой спектральной зависимости коэфициента отражения, например, этих материалов.
На них просто напыляются несколько (иногда до нескольких десятков для сложных преобразований) слоев других материалов. Этих других материалов, которые можно удобно и эффективно напылять, тоже много. Сначала делается выбор доступных для использования исходя из будущих задач для системы (стойкость к физическим и химическим условиям будущего использования) и экономике, если она важна в системе (при массовом производстве подобных материалов, например) и среди них выбираются всего два, с наибольшим разбросом коэффициентов отражения уже только этих материалов. Потом просто на материал напыляется ряд слоев из тонких пленок из этих выбранных материалов. А вот какой толщины должен быть каждый слой рассчитывается путем решения обратной задачи синтеза слоистых сред.
В оптическом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазоне применимых материалов, как подложек (так называется исходный материал, спектральные свойства которого надо преобразовать) так и напыляемых материалов, множество для разных задач.
Примеры хорошо известны
Просветление оптики и не только для работы  именно в оптическом диапазоне, всякие фильтры (отражающие один диапазон и пропускающие другой)... еще множество.  Есть и очень хитрые (в смысле требуемых характеристик) системы. В мавзолее Ленина, например на источники света напылены пленки преобразующие спектр источника в солнечный спектр, так он гораздо естественнее смотрится, чем при обычном искусственном свете. 


Технологии и математика для решения подобных задач отточены до того, что для просветления оптики, например, пропускание линзы (подложка в данном случае) можно довести до 99,9999 процентов при коэффициенте прпускания подложки только  95%. При массовом производстве. В объективе современного хорошего фотоаппарата до десятка линз, а выпускаются они в огромных количествах. И если бы каждая из линз теряла по пять процентов света, отражая его, до пленки или матрицы дошло бы немного, а если еще и вторичные, и более отражения на границах линз учесть, то и вовсе мизер

• +0.05 / 2

Цитата: Сизиф от 14.11.2014 00:45:36Очень широкий спектр материалов, обладающих изначально практически любой спектральной зависимостью коэффициентов отражения и преломления по отношению к падающему на них излучению можно проапгрейдить до получения опять же практически любой, но уже желаемой спектральной зависимости коэфициента отражения, например, этих материалов.
На них просто напыляются несколько (иногда до нескольких десятков для сложных преобразований) слоев других материалов. Этих других материалов, которые можно удобно и эффективно напылять, тоже много. ...

Цитата: Сизиф от 14.11.2014 00:45:36

 

Собственно, ответ на вопрос был получен.
Это, как я понял, с некоторой натяжкой, вода (там не обязательно отражение, а может быть и пропускание видимого света), кремний и германий (там наоборот - не поглощение, а пропускание инфракрасного, зато поглощение, а не отражение видимого).
То, что Вы описываете - это, строго говоря, не материалы, а устройства.
Но все равно - спасибо за информацию.

• +0.00 / 0