เพราะอะไรหรอครับ เช่นกระจกอะ แสงมันทะลุไปได้ยังไงละครับ แต่วัตถุ ที่ไม่หนาเช่น กรดาษแข็ง แต่แสงทำไมทะลุไม่ได้
อยู่ที่ความเป็นเนื้อเดียวกัน (Uniform) ครับ
+ ในกรณีที่เป็นส่วนไร้ผลึก (amorphous) ก็ต้องเป็น amorphous ที่ uniform เหมือนกันทั้งก้อน ก็ใสเช่น แก้ว โพลีคาร์บอเนต (ที่ใช้ฉีดแผ่น CD) น้ำ สารละลาย
+ ในกรณีที่เป็นผลึกก็ผลึกทั้งก้อน ก็ใส เช่น ควอตซ์ ผลึกสารส้ม
+ ถ้าเป็นสารไม่เป็นเนื้อเดียว (Non-uniform) กัน แล้วค่าดรรชนีหักเหแสง (Refractive index) ของสารทั้งคู่ไม่ใกล้เคียงกันก็จะไม่ใส เช่นถ้าเอาควอตซ์ หรือแก้วมาบดเป็นผงละเอียด มาเทลงในแก้วน้ำ ก็จะเห็นเป็นผงสีขาว ไม่ใส เนื่องจากค่า Refractive index ของแก้วและอากาศที่แทรกตัวอยู่ระหว่างผงแก้วนั้นมีค่าต่างกันมาก แต่ถ้าเติมน้ำลงไปในแก้วที่มีผงแก้วอยู่ก็จะทำให้เราเห็นของผสมผงแก้วกับน้ำใส เนื่องจากค่า Refractive index ของน้ำและแก้วมีค่าใกล้เคียงกัน
+ ถ้าไม่ uniform กันแล้ว Refractive index ไม่ใกล้เคียงกัน แต่ขนาดของอนุภาคของสารหนึ่ง (Dispersed phase) ในอีกสารหนึ่งซึ่งเป็นตัวกลาง (Continuous phase หรือ Matrix phase) มีขนาดเล็กกว่าความยาวคลื่นแสงนั้นๆ (หรือเล็กเกินกว่าที่จะทำให้เกิดการกระเจิงของแสง) ก็จะทำให้ใส เช่น สารพวก Microemulsion เช่น พลาสมาที่อยู่ในเลือด แต่ถ้าขนาดของอนุภาคใหญ่พอที่จะทำให้เกิดการกระเจิงของแสงก็จะขุ่น เช่น น้ำนม
+ ในกรณีของกระจกนี่ก็เป็น uniform แบบ amorphous ครับก็จะใส แต่ว่าถ้าขัดกระจกด้วยวัสดุหยาบเนี่ยก็จะขุ่นลง เนื่องจากเกิดการ non-uniformity ของผิวกระจกกับอากาศ แต่ถ้าขัดเรื่อยๆด้วยวัสดุละเอียดๆ จนผิวเรียบอีกครั้งหนึ่งก็จะกลับมา uniform ใหม่ก็จะใสเหมือนเดิมน่ะครับ
+ ถ้าแสงทั้งลำมันเดินทางตรงไป โดยไม่เกิดการกระเจิงทั้งหมดก็จะใสครับ แต่ถ้ามีการกระเจิงของแสง ทำให้การเดินทางของแสงกระจัดกระจายก็ขุ่นน่ะครับ ดังภาพ
แสงผ่านกระจกได้เพราะมันไม่ถูกดูดกลืนโดยอิเลคตรอนในเนื้อของกระจก เพราะแสงก้อนหนึ่งมีพลังงานแค่ 1.4 - 3.1 eV แต่ระยะห่างระหว่าง valence band (Ev) และ conduction band (Ec) ของแก้ว มีค่าถึง 3.45 eV ดังนั้นอิเลคตรอนใน valence band จึงไม่สามารถกระโดดไปยังระดับพลังงานที่สูงกว่าคือ conduction band ได้ <--- หมายถึงมันไม่ดูดกลืนแสงที่ตาเรามองเห็นได้............
- คือถ้าเห็นว่ากระโดดข้ามคลอง (band gap) ไม่ได้ ก็ไม่ดูดไม่เดิดมันล่ะ ว่างั้นเถอะ........
- แสง L<0.4 ไมโครเมตรจะถูกดูดกลืน และ L = 0.4 - 3 จะผ่านไปได้ แต่ L>3 จะถูกสะท้อนกลับ...L = wavelength
- แก้วเป็นฉนวนทางไฟฟ้า (10^10 โอห์ม-เมตร) จะไม่ยอมให้ความร้อนไหลผ่าน ดังนั้นความร้อนจึงถูกสะท้อนกลับ.........
- แต่แก้วที่เจือ Fe2O3 อาจดูดความร้อนได้บ้าง..........
สรุปว่าที่วัตถุมีความทึบ แสงผ่านไม่ได้ หรือผ่านได้บ้าง เนื่องมาจากปรากฎการณ์สองอัน คือ (1) การกระเจิงของแสง (scattering) เนื่องจากความไม่เป็นเนื้อเดียว(inhomogenious) ของตัวกลาง ตามคำอธิบายของท่านอาจารย์ตุ๊ และ (2) การดูดซับ (absorption) แสงของตัวกลาง ตามความเห็นของคุณอีคิวศูนย์ครับ
ทั้งสองปรากฎการณ์เกิดขึ้นพร้อมๆ กันส่งผลให้ตัวกลางขุ่นหรือใส แต่จะด้วยผลของปรากฎการณ์ไหนมากกว่ากันนั้นแตกต่างกันเป็นกรณีๆ ไปครับ
คำอธิบายนี้สามารถนำไปใช้ทำความเข้าใจเรื่องการสูญเสีย (loss) ในใยแก้วนำแสงได้ด้วย เพราะแก้วที่เห็นว่าใส แต่จริงๆ แล้วมี (loss) ไม่เท่ากันในแต่ละความยาวคลื่น เนื่องมาจากปรากฎการณ์ทั้งสอง อันแรก คือ Rayleigh scattering ส่วนอันที่สองคือ การดูดซับแสงจากอิออนของน้ำที่ปนเปื้อนมาในใยแก้วนำแสง ดังนั้นจึงเป็นสาเหตุที่เรามักจะใช้แสงเพียงสามย่านเท่านั้นสำหรับใยแก้วนำแสงชนิดซิลิกา คือ 0.8, 1.3 และ 1.55 ไมโครเมตร เพราะเป็นช่วงที่มี loss ต่ำสุดครับ
