Предположим на секунду, что существует такой материал, который пропускает часть света, падающего на него с одной стороны, но при этом отражает весь свет (или же большую часть, чем пропускает) с другой стороны. Как будет выглядеть шар, изготовленный из такого материала, который пропускает свет внутрь, но не выпускает наружу (или выпускает лишь малую его часть). Будет он светиться или абсолютно черным? Расплавится ли он?

задан 16 Фев '13 1:09

изменен 18 Фев '13 11:31

%D0%A5%D1%8D%D1%88%D0%9A%D0%BE%D0%B4's gravatar image


13

10|600 символов нужно символов осталось
1

Если предположить, что снаружи он абсолютно прозрачный (т.е. не отражает ни одной частицы света) изнутри он абсолютно зеркальный (т.е. не пропускает ни частицы света), то он будет абсолютно черным, т.к. от него вообще не исходит ни одной частицы света. Если он не абсолютно прозрачный снаружи, то мы увидим отраженный свет (его цвет зависит от материала). В обоих вышеперечисленных случаях он расплавится через некоторое время только если не будет иметь внешних источников охлаждения, что врядли возможно в нормальных условиях.
Если же изнутри он не абсолютно зеркальный, то он будет монотонным (серым, если характеристики материала одинаковы для всех длин волн), т.к. свет, входящий в шар будет рассеян по всему шару из-за многократных преломлений внутри. То есть, все цвета, входящие в шар, перемешиваются, а наружи выходит такая вот "каша". В каком-то смысле, это можно назвать и "свечением", т.к. никаких теней видно не будет. Чем меньше коэффициент пропускания внутренней поверхности шара, тем ближе цвет будет к черному, тем сильнее будут смешиваться входящие в шар цвета и тем выше будет температура шара (полагаю, что при отсутствии внешнего источника охлаждения температура будет обратно пропорицональна данному коэффициенту).
UPD: формально. Материал характеризуется коэффицинами: $%k_1$% - отражения, $%k_2$% - пропускания, $%k_3$% - поглощения. $%k_1+k_2+k_3=1$%. Это означает, что из входящего светового потока $%S$%: $%k_1S$% отразится, $%k_2S$% пройдет насквозь, а $%k_3S$% пойдет на внутреннюю энергию материала. Естественно, это упрощенная модель, в действительности всё гораздо сложнее (свет рассеивается при отражении и поглощении, все коэффициенты зависят от угла падения). Характеристики внешней поверхности шара мало на что влияют (только на то, сколько всета отразится), так что сосредоточимся на внутренней поверхности.
Сначала, как уже говорилось, $%k_1S$% отразится, $%k_2S$% пройдет насквозь, а $%k_3S$% пойдет на внутреннюю энергию материала. Дальше то же самое произойдет с отраженным потоком, т.е. $%k_1^2S$% отразится, $%k_1k_2S$% пройдет насквозь, а $%k_1k_3S$% пойдет на внутреннюю энергию материала, и так бесконечно по геометрической прогрессии с коэффициентом $%k_1$%. Итого: обратно во внешний мир возвратится $%\frac{k_2}{1-k_1}S=\frac{k_2}{k_2+k_3}S$%, на нагрев пойдет $%\frac{k_3}{k_2+k_3}S$%.

ссылка

отвечен 16 Фев '13 1:43

изменен 16 Фев '13 2:10

P.S. Теоретически, существование такого материала возможно. Не абсолютно прозрачного/зеркального, конечно, но разного с двух сторон. Материалы, имеющие разные цвета в отраженном и сквозном свете, а также материалы, имеющие разные характеристики в зависимости от угла просмотра и прочих параметров, уже имеются в природе и технике.
На практике можно сделать подобную установку из обычных зеркал, сделав дырки или щели в них. И это совсем не обязательно должен быть шар - гораздо легче сделать куб. Аж самому интересно, как это будет выглядеть, но у меня лишних зеркал для изуродования не имеется :)

(16 Фев '13 20:37) chameleon
10|600 символов нужно символов осталось
1

Если за модель взять "Абсолютно черное тело", конструкцию выполнить из например елочной игрушки - шара, внутри зеркального. и поместить на зеркальную поверхность солнечный элемент, прежде, замерев его параметры (V.A.), и пустить свет в отверстие, той же площади да бы соблюсти одинаковые условия. Вопрос, Повысится ли кпд у того же солнечного элемента? (а то по ночам мучают изобретательские мысли) Я не могу пока картинки публиковать. http://en.coolreferat.com/%D0%90%D0%B1%D1%81%D0%BE%D0%BB%D1%8E%D1%82%D0%BD%D0%BE_%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%BE_2

ссылка

отвечен 26 Янв '14 21:33

изменен 26 Янв '14 22:14

Хоть бы схему нарисовали, а то не совсем понятно.

(26 Янв '14 21:46) wusan
10|600 символов нужно символов осталось
Ваш ответ

Если вы не нашли ответ, задайте вопрос.

Здравствуйте

Физика - это совместно редактируемый форум вопросов и ответов по естественным наукам для физиков, химиков, астрономов и биологов.

Присоединяйтесь!

отмечен:

×54
×10

задан
16 Фев '13 1:09

показан
1780 раз

обновлен
26 Янв '14 22:14

Отслеживать вопрос

по почте:

Зарегистрировавшись, вы сможете подписаться на любые обновления

по RSS:

Ответы

Ответы и Комментарии

Дизайн сайта/логотип © «Сеть Знаний». Контент распространяется под лицензией cc by-sa 3.0 с обязательным указанием авторства.
Рейтинг@Mail.ru