Brille Schwarz Transparent

Durchsichtigkeit ("Physik")

Durchsichtigkeit ( (von lat. tran " (hin)durch" und (ap)parere "sich zeigen, scheinen") ist in der Natur die Eigenschaft der Masse, durchzulassen. In der Alltagswelt bezieht sich der Ausdruck in der Regel auf das für den Menschen sichtbare Spektrum der elektromagnetischen Strahlen. Entsprechend wird auch in der Hydrodynamik oder Offshore-Technik zwischen wasserdynamisch durchlässigen, oberflächenwellendurchlässigen und wasserdynamisch dichten Bauwerken, die oberflächenwellenreflektierende Eigenschaften aufweisen, unterschieden.

Durchsichtigkeit ist eine visuelle Beschaffenheit eines Werkstoffes; weitere visuelle Merkmale sind das Reflexionsvermögen und das Aufsaugvermögen. Dabei sind die mechanischen Materialeigenschaften stark abhängig von den elektronischen Materialeigenschaften, wie z.B. dem Auftreten von freien Ionen oder der Struktur des Bandes. Wenn ein Werkstoff für eingestrahlte elektro-magnetische Strahlungen (Photonen) eines mehr oder weniger weiten Spektrums transparent ist, kann er das Gut fast komplett eindringen, d.h. er wird kaum widergespiegelt und kaum aufgenommen.

Als transparent oder transparent wird im Alltagsleben ein Werkstoff wie z. B. Glas bezeichnet, wenn etwas dahinter verhältnismäßig deutlich zu sehen ist, d. h. das Werkstoff für die Bestrahlung des Lichtspektrums weitestgehend transparent ist. Lichteinfallende Fotonen interagieren mit verschiedenen Komponenten des Stoffes in Abhängigkeit von der jeweiligen Anregungsenergie, so dass die Durchsichtigkeit eines Stoffes von der Häufigkeit (oder Wellenlänge) der Elektromagnetwelle abhängt.

Lichtundurchlässige Stoffe können für andere elektromagnetische Spektren, z.B. durchlässig sein. Bei der Infrarot-Strahlung liegen zum Beispiel die Schwingungsenergie von Moleküle oder Molekül-Gruppen oder die freie Elektrizität im Gas der Metalle. Die Photonenenergie befindet sich im visuellen Spektralbereich im Bindungsenergiebereich der Wertigkeitselektronen, die durch Aufnahme eines Lichtes in das Leiterband erregt werden.

Werden die meisten Fotonen aufgenommen, ist ein Stoff opak (Folgeerscheinungen wie Rekombinationen werden hier vorerst vernachlässigt). Ausschlaggebend für die Durchsichtigkeit ist daher unter anderem die Streifenstruktur des Werkstoffes. Für die Photonenabsorption ist es von Bedeutung, dass dies nur in gewissen "Energieanteilen" (Quanten) geschieht. Dies bedeutet, dass nur Fotonen einer gewissen Leistung aufgenommen werden können.

Fotonen mit einer höheren oder niedrigeren Leistung sind davon nicht betroffen. Isolatormaterialien wie z. B. Gläser sind in der Regel transparent, da ihr Bandlücken grösser ist als die für sichtbare Strahlung benötigte Fotonenenergie. Daher können diese Fotonen nicht von Wertigkeitselektronen aufgenommen werden. Der Grund dafür ist die Bandenstruktur des Werkstoffs, die z.B. durch den Atomabstand mitbestimmt wird.

Die Tatsache, dass die Wertigkeitselektronen von Gläsern im Leiterband nicht erregt werden und daher nicht für den Ladetransport zur Verfügung steht, bedeutet auch, dass Gläsern keine elektrische Leitfähigkeit gegeben ist. Halbleiter mit geringerer Bandlückenergie absorbieren jedoch höher energiereiche Fotonen (blaues Licht). Aus optischer Sicht sind diese Werkstoffe daher nicht transparent, auch wenn sie z.B. für Rotlicht transparent sind.

Die Farbwirkung lässt sich jedoch nicht unmittelbar aus der reinsten Spektraltransparenz ableiten. Generell ist die reine Lichttransmission, wie bei mattiertem Glas, nicht entscheidend, um als transparent beschrieben zu werden. In mattiertem Glas wird das Streulicht durch eine rauhe Fläche oder durch Partikel im Werkstoff hindurchgeleitet. Man spricht von diffusem Streulicht, weil es keine scharfen Bilder von Objekten dahinter gibt.

Wenn nur dunkle und helle Stellen zu sehen sind, nennt man das Durchsichtigkeit. Die transluzente Wirkung wird bei leicht transluzenten Werkstoffen auch als Deckkraft anstelle von Lichtdurchlässigkeit angezeigt. Tiefes Licht ist nur oberflächlich lichtdurchlässig. Die Durchsichtigkeit wird in der Regel bei Gasen (z.B. Luft), aber auch bei einigen Flüssigkeiten und Feststoffen, z.B. klarem Trinkwasser, normalem Altglas und einigen Kunststoffen erreicht.

Ist der Transparenzgrad von der Lichtwellenlänge abhängig, wird das Transparentmedium eingefärbt. Dies kann durch bestimmte Metalloxidmoleküle im Altglas oder (größere) gefärbte Partikel, wie z.B. farbiger Qualm, verursacht werden. Der wohl am besten bekannte durchsichtige Feststoff ist Kristall. Das Silikatgerüst bietet durch seine chemische Zusammensetzung ein theoretisch transparentes Fenster zwischen 170 nm und 5000 nm.

Das beinhaltet und geht über den für den Menschen einsehbaren Raum weit darüber hinaus. Die geringsten Silicatgläser erzielen im UV-Bereich eine deutliche Lichtdurchlässigkeit unter 300 nm. Eine Ausnahme bilden Quarzglas und Spezialgläser mit hohem Boranteil, die im UV-C-Bereich noch eine gute Durchsicht haben. Die Wasserabsorption erfolgt im IR-Bereich bereits sporadisch ab ca. 2500 nm, was die Lichtdurchlässigkeit dort reduziert, bevor das Silikatnetz die Lichtdurchlässigkeit von ca. 4500-5000 nm auf den Nullpunkt reduziert.

Weil der sichbare Teil des Lichts fast unbehindert durch Silicatglas dringt, hat es keine Augenfarbe. Braune Gläser, zum Beispiel für die Bierflasche oder für Arzneimittel, beinhalten Dotierstoffe, die im Sichtbereich absorbiert werden und somit eine farbige Wirkung auf das menschliche Auge haben. Phototropisches Kristallglas ist ein lichtdurchlässiges Kristallglas, das auf UV-Licht anspricht. Fototropie beruht auf einer umkehrbaren Umwandlung eingebetteter Silberhalogenidausscheidungen.

Dabei wird das Fenster gefärbt. Abhängig von der Art des Halogenids im Kristallglas können unterschiedliche Farbtöne hergestellt werden. Dadurch sind solche Gläser nicht so gut zum Fahren geeignet, wenn sich die Lichtstärke in rascher Abfolge ändert; beim Betreten eines Tunnels bleiben die Gläser (zu) lang im Dunkeln. Wenn es sehr kalt und sehr hell ist - im schneebedeckten Winter sind die Gläser schwarz; im Dunkeln wird es allmählich deutlich, unter dem warmen Regen.

Electrotrope Glass ist eine Glasform, die im Normalzustand durchscheinend, aber opak (opak, ähnlich wie Milchglas) ist und erst bei angelegter Stromspannung transparent wird. Dabei werden Flüssigkristalle verwendet, die sich zwischen zwei Lagen Normalglas einlagern. Electrotrope Gläser werden als schaltbare Sichtschutzgläser eingesetzt.

Wann man durch das Fenster schaut und wann nicht, kann der Anwender selbst bestimmen.