Appunti Scienza e Tecnologia dei Materiali Innovativi

Proprietà ottiche dei metalli - Riflessione

L'equazione può essere scritta come T + A + R = 1, dove T, A e R sono la trasmissività (I / I), assorbività (I / I) e riflettività (I / I); la loro somma T0A0R0 deve essere uguale a uno, in quanto la luce incidente può essere solo trasmessa, assorbita o riflessa. Tutti i valori dipendono da λ: lunghezza d'onda.

● Trasparenza: materiali in grado di trasmettere la luce con A e R piccoli;

● Traslucidi: attraverso i quali la luce viene trasmessa in modo diffuso (all'interno), in modo tale che gli oggetti non siano chiaramente distinguibili quando osservati attraverso tale materiale (nel processo di trasmissione avvengono fenomeni di diffusione);

● Opachi: materiali impenetrabili alla luce visibile (T piccolo).

Un materiale è opaco perché la radiazione visibile viene assorbita totalmente; l'assorbimento avviene entro uno strato superficiale molto sottile, di spessore < 0.1 μm.

Dai metalli vengono assorbite tutte le frequenze della luce visibile, in quanto vi è sempre la disponibilità di livelli elettronici vuoti che permettono le transizioni di elettroni. La maggior parte della radiazione assorbita è riemessa in forma di luce visibile della stessa lunghezza d'onda, che appare come luce riflessa. La reflettività è per la maggior parte dei metalli tra 0.90 e 0.95.

Il colore è determinato dalla lunghezza d'onda della radiazione riflessa non assorbita; un aspetto argenteo brillante indica un metallo fortemente riflettente nell'intero spettro del visibile, ovvero i fotoni del raggio riflesso riemessi, in termini di frequenza e di numero, è quasi

la stessa del raggio incidente.

Riflessione Speculare

Ad ogni raggio incidente che colpisce la superficie, corrisponde un solo​ raggio riflesso. Se chiamiamo angolo di incidenza (θ​ ) l’​ angolo formato1​​ dal raggio incidente e la normale alla superficie e angolo di riflessione​ ​(θ​ ) quello formato dalla normale e dal raggio riflesso, la legge della2​ riflessione speculare​ stabilisce che:

• l’angolo della riflessione è uguale​ all’angolo di incidenza;
• raggio riflesso, raggio incidente e normale giacciono​ sullo stesso piano.

Riflessione Diffusa

Il fascio di luce incidente è riflesso in tutte le direzioni, con una​ distribuzione sferica che è indipendente dalla direzione del fascio​ incidente. La riflessione diffusa si ha in presenza di superfici ad elevatarugosità​ : una superficie rugosa può essere considerata come un​ ​insieme di elementi di superficie liscia, su cui

Il valore indicato con “​ n”, è detto indice di rifrazione del mezzo, ovvero il rapporto fra la velocità della luce nel vuoto e la velocità nel mezzo: n = c / v

Il valore di n dipende dalla lunghezza d’onda della luce. Dalla definizione segue che per il vuoto si ha n = 1, e per un mezzo trasparente si ha sempre n > 1.

L’effetto viene dimostrato dalla separazione, da parte di un prisma, di un raggio di luce bianca nei suoi componenti di colore.

L’angolo di rifrazione θ dipende dal rapporto tra le velocità delle onde nei due mezzi e dall’angolo di incidenza. La relazione tra θ, l’indice di rifrazione n del primo mezzo, e quello n del secondo mezzo, può essere espressa: n senθ = n senθ Legge di Snell

L’indice di rifrazione dipende non solo dalla coppia di mezzi attraverso cui si propaga la luce, ma anche dalla lunghezza d’onda della luce stessa.

Il materiale di una fibra ottica può essere costituito da vetro di silice (diametro medio: 10/50 μm) oppure da fibre polimeriche (es. PMMA; diametro medio 0.75/10 μm). Il core e il cladding, a loro volta (specialmente se di vetro), sono ricoperti da un rivestimento primario (buffer) di materiale plastico, per la protezione della fibra dalle abrasioni meccaniche, e da una guaina protettiva (jacket) che ne favorisce la manipolazione. Un raggio di luce può essere introdotto ad un'estremità della fibra ed arriva all'altra estremità per effetto di riflessioni successive (riflessione totale) all'interfaccia core-cladding. Perché un raggio di luce sia soggetto dentro la fibra a riflessione totale, occorre che l'angolo con cui va a incidere all'interfaccia tra core e cladding sia maggiore dell'angolo limite. Ciò è possibile se esso viene introdotto all'interno.

1. Ossigeno-idrogeno esterno viene mosso lungo il diametro del tubo rotante, consentendo al contenuto di reagire per formare particelle di vetro di silice drogate.
2. Dopo la zona reazione, le particelle di vetro migrano verso la parete del tubo dove si depositano.
3. La stessa torcia mobile passa sopra le particelle e le sinterizza in uno strato sottile di vetro drogato.
4. Ad ogni passaggio la composizione dei vapori viene regolata per ottenere il profilo di composizione desiderato cosicché la fibra di vetro successivamente prodotta possa avere il profilo di indice di rifrazione voluto.
5. Il tubo di silice viene riscaldato a temperatura alta per farlo avvicinare al punto di rammollimento, e grazie alla tensione superficiale del vetro che provoca un collasso, si ottiene la preforma.
6. Essa viene inserita in un forno ad alta temperatura dal quale viene trafilata una fibra di vetro di circa 125 μm; un processo in linea.

applica un rivestimento polimerico per proteggere la superficie della