Strona głównaPytania → Czemu widzimy drzewa?

Czemu widzimy drzewa?

Pytanie

Pyta Arek

Czemu widzimy drzewa? Z poznanej przeze mnie teorii pasmowej w szkole wynika, że jeśli przerwa energetyczna jest duża to ciało jest izolatorem. Jeśli zatem nie zachodzi absorpcja fotonów przy świetle widzialnym, to ciało powinno być przezroczyste. Dlaczego drzewa widać, jeśli drewno jest bardzo dobrym izolatorem?

Odpowiedź

Odpowiada Piotr Wasylczyk

Rzeczywiście, teoria pasmowa przewiduje, że wielkość przerwy energetycznej ma związek z przewodnictwem elektrycznym oraz z absorpcją światła.

Pomyślmy jednak o codziennym doświadczeniu: kawałek lodu jest przezroczysty (przynajmniej w świetle widzialnym), zaś śnieg jest biały. A przecież obie te substancje mają ten sam skład — to woda, która jest niezłym izolatorem. Widać więc, że nie wystarczy jedynie znajomość struktury pasmowej, by stwierdzić, czy jakaś substancja jest przezroczysta, czy nie.

Decydująca jest tu struktura na poziomie mikroskopowym — duży kryształ lodu może być jednorodny w znacznej objętości: milimetrów, centymetrów, a nawet metrów. Z kolei śnieg to wiele drobnych kryształków, które wielokrotnie odbijają i załamują padające nań światło.

Drewno również ma strukturę porowatą, w skali mikrometrów (nieco większej od długości fali światła) składa się z komórek, pustych przestrzeni, między nimi, itp. W efekcie światło jest wielokrotnie rozpraszane i materiał jawi się jako nieprzezroczysty.

Chociaż… gdy wziąć cienką (grubości kilku milimetrów) deseczkę i oświetlić ją silną lampą, widać, że część światła jednak przechodzi. Podobnie nasze ciało — choć składamy się głównie z wody, światło jest wielokrotnie rozpraszane w tkankach. Jednak jeśli poświecimy silną latarką np. przez palec, widać, że nie jest on całkowicie nieprzezroczysty. Optycy od wielu lat próbują wykorzystać światło rozproszone do prześwietlania tkanek, na przykład wykorzystując tak zwane fotony balistyczne. Ale to już inna historia…