Sifat Optik Material

Sifat optik adalah sifat material yang diklasifikasikan berdasarkan responnya terhadap cahaya. Respon suatu material terhadap cahaya datang adalah memantulkan, menyerap, mentransmisikan, dan membiaskan.

Pembiasan adalah penurunan kecepatan cahaya akibat melewati suatu material. Indeks refraksi (n) pada material didefiniskan dengan persamaan

     

C: kecepatan cahaya pada saat hampa udara

V: kecepatan cahaya saat melewati medium

(Besarnya n (derajat bias) akan bergantung pada panjang gelombang cahaya)

€ : permittivity atau  keelutan

µ : permeability partikel substansi

€r dan µr adalah konstanta dielektrik dan permeabilitas magnetik

pada material transparan ada hubungan  antara indeks refraktive dan  konstanta dielektrik. Sejak perlambatan kecepatan cahaya elektromagnetik pada medium  berakibat dari polarisasi elektronik., ukuran dari konstituen atom atau  ion berpengaruh besar terhadap efek ini. Pada umumya semakin besar atom  atau  ion akan semakin besar polarisasi elektronnya, lambat kecepatannya dan besar indeks refrakivnya.

Pemantulan adalah penghaburan cahaya akibat melewati material yang memiliki endeks refraktif berbeda.

Penyerapan pada suatu material dibedakan menjadi dua karena material nonlogam ada yang tidak tembus cahaya dan ada yang transparan pada cahaya visible. Jika transparan maka matrial tersebut akan menampakkan warna. Pada prinsipnya, cahaya yang diserap oleh kelompok material ini mempunyai 2 mekanisme dasar, yang juga berpengaruh terhadap karaktristik transmisi pada material nonlogam ini. Mekaisne yang pertama yaitu polarisasi elektronik dan mekanisme yang kedua yaitu terlibatnya pita valensi-pita konduksi saat transisi elektron.

Absorbsi foton dari cahaya mungkin terjadi dengan cara promosi atau eksitasi elektron dari dekat pita valensi, melewati pita gap menuju kedalam ruang kosong pada pita konduksi. Seperti yang ditunjukkan pada gambar

(a). Mekanisme absorpsi foton pada material nonlogam yang mana elektron terksitasi melewati pita gap dan meninggalkan lubang pada pita valensi.

(b). Emisi foton dengan transisi elektron me;ewati pita gap

Hal ini menunjukkan bahwa semua cahaya visible diabsorbsi oleh pita valensi kemudian ditransmisikan ke pita konduksi untuk material semikonduktor yang mempunyapi pita gap yang berenergi kurang dari 1,8 eV pada matrial yang tidak tembus pandang. Hanya sebagian dari spektrum visible yang diserap oleh mateerial yang mepunyai pita gap dengan energi antara 1,8 dan 3,1 eV, konsekuensinya material ini memunculkan warna.

Interaksi cahaya dengan padatan

Ketika cahaya diteruskan dari satu medium ke medium yang lain (contoh udara ke substansi padatan) beberapa hal terjadi. Beberapa cahaya akan ditransmisikan melalui medium, sebagian akan di absorpsi, dan sebagaian lagi akan dipantulkan diantara dua media. Intensitas cahaya yang datang merupakan jumlah dari intensitas cahaya yang ditransmisikan, intensitas cahaya yang di absorbsi dan intensitas cahayayang dipantulkan. Sehingga dapat dituliskan sebagai berikut

Intensitas radiasi diekspresikan dalam watt/m², yang disesuaikan dengan energi yang ditransmisikan per unit dari area yang tegak lurus dari perambatan cahaya. Sehingga dapat diekspresikan pada persamaan

Dimana T: I_T/I₀

  A:  I_A/ I₀

  R: I_R/ I₀

Material yang mampu rnentransmisikan cahaya dan sedikit mengabsorpsi dan memantulkan merupakan material yang yang bersifat transparan, sehingga orang bisa melihat melalui material yang bersifat transparan ini. Material yang bersifat translucent merupakan material yang dapat dilalui cahaya secara difusi, cahaya dihamburkan dalam interior. Bahan-bahan yang tahan terhadap transmisi cahaya tampak yang disebut buram. Material yang tidak dapat mentrasmisikan cahaya visible disebut opaque. Sebagian besar matrial logam bersifat opaq (tidak tembus cahaya).