Что определяет прозрачность материала?

Классический свет — это суперпозиция миллионов фотонов с энергией$hν$, математически это означает, что их волновые функции складываются для создания света и изображений, переносимых его вариациями.

Берем стекло:

Чтобы материал был прозрачным, это означает, что информация об изображении, переносимая суперпозицией, проходит через те же фазы и фотоны энергии, так что цвета и формы проходят без изменений. Это означает, что фотоны должны упруго рассеиваться вместе со всей кристаллической решеткой твердого тела, из которой состоит стекло. т.е. отдельные решения волновой функции представляют собой упругое рассеяние фотонов + решетки.

Существуют вариации этого: от цветного материала, который поглощает фотоны одних частот и оставляет другие рассеиваться, тем самым изменяя баланс, до непрозрачных, которые не пропускают изображения, но свет проходит в комбинации рассеивателей поглощения и переизлучения. Полностью непрозрачные материалы поглощают все фотоны или отражают их, энергия превращается в колебания решетки и, в конце концов, макроскопически нагревается.

То же самое относится и к отражению, для стекла упругое рассеяние в обратном направлении создает отражение. Для зеркала с серебряной подложкой отражение представляет собой упругое рассеяние фотонов на первом атомном уровне решетки серебра, но передняя часть поглощается колебаниями решетки.

Я считаю, что ваш вопрос состоит из двух основных частей:

1. почему материал пропускает свет, то есть полупрозрачный, который больше, чем просто прозрачный. Прозрачные материалы не только полупрозрачны, но и имеют единый показатель преломления по всему материалу.

Полупрозрачность (также называемая полупрозрачностью или полупрозрачностью) позволяет свету проходить, но не обязательно (опять же, в макроскопическом масштабе) подчиняется закону Снеллиуса; фотоны могут рассеиваться на любом из двух интерфейсов или внутри, где есть изменение показателя преломления. Другими словами, полупрозрачный материал состоит из компонентов с разными показателями преломления. Прозрачный материал состоит из компонентов с одинаковым показателем преломления. 1 Прозрачные материалы кажутся прозрачными, с общим видом одного цвета или любой комбинации, приводящей к яркому спектру каждого цвета. Противоположным свойством полупрозрачности является непрозрачность.

По сути, эта часть вашего вопроса касается прозрачности или непрозрачности материала. Ответ на этот вопрос заключается в том, что фотоны при взаимодействии с материалом могут быть:

1. отраженный, то есть если материал отражает большую часть падающих фотонов, как металлы или блестящие материалы,

2. преломляется, то есть некоторые материалы преломляют большую часть фотонов, например, стекло, некоторые пластмассы, кристаллы, вода и т. д.

3. поглощается (нагревает материал)

Теперь очень важно понять, что все три происходят со всеми материалами, и это все вероятности. Металлы отражают большую часть фотонов и преломляют очень небольшое количество фотонов, а часть поглощают (что нагревает материал).

Стекло делает и то, и другое: большинство фотонов преломляется, часть отражается, а часть поглощается. Если вы видите стеклянное окно, вы можете видеть сквозь него, и отражение тоже, и некоторые из них также будут нагревать стекло.

Вы спрашиваете, как материал решает, сколько из этих фотонов будет либо отражено, либо преломлено, либо поглощено. Ответ заключается в том, что это процесс квантовой механики, и структура атомов и молекул материала определяет взаимодействие и отношения.

https://en.wikipedia.org/wiki/Transparency_and_translucency

2. и в некоторых случаях, почему это преломление через материал, чтобы он сохранял узнаваемость изображений (например, стекло)

На этот вопрос отвечает другой ответ, а именно упругое рассеяние по всему материалу при преломлении фотонов, если это преломление сохраняет относительный уровень энергии фотонов, относительный угол и фазу, тогда материал сможет передают узнаваемый образ, как определенные очки.

Очень важно понимать, что некоторые материалы полупрозрачны, пропускают свет или даже прозрачны, имеют единый показатель преломления во всем материале, но все равно не смогут передать узнаваемого изображения. Это связано с тем, что структура материала такова, что относительные уровни энергии, относительный угол или фаза фотонов не сохраняются. Есть такие кристаллы, некоторые пластики и т.д.

Если вы посмотрите через определенные материалы (кристаллы, пластмассы), вы увидите, что они пропускают свет, но изображения не распознаются, потому что относительные энергетические уровни фотонов, угол и фаза не сохраняются.