خواص نوری سنگ های ساختمانی
تهیه شده در واحد تولید محتوای شرکت روشان روز «مرکز اطلاعات سنگ ایران»
نگارش: سعید نجاتی
خواص نوری مواد
رفتاری که مواد مختلف در مقابل پرتوهای نور مرئی از خود نشان می دهند به عنوان خواص نوری مواد شناخته می‌شود. خواص نوری ماده در فیزیک نوری که یک زیرمجموعه از اپتیک به شمار میرود، مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
اطلاع از خواص اپتیکی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و علمی مانند اندازه‌گیری دما بدون تماس با جسم، مدل سازی، انتقال حرارت، تکنولوژی لیزر، اپتیک (آینه‌ها و لنزها)، انرژی، ساخت و ساز، صنعت فتوولتائیک، صنعت هوافضا و بسیاری دیگر از صنایع حیاتی است.
خواص نوری مواد ثابت نبوده و به پارامترهای بسیاری وابسته هستند از جمله:
- ضخامت نمونه
- زاویه تابش
- دما
- ترکیب طیفی تابش
- اثرات قطبی شدن
خواص نوری مواد ایزوتروپ (همسانگرد) به گونه ای است که با وجود عبور کردن نور در جهات مختلف دارای خواص یکسانند ولی خواص مواد آنیزوتروپ (ناهمسانگرد) نشان می دهد که وقتی نور از درون آن ها از جهات مختلف عبور می‌کند، ویژگی های مختلفی پیدا می کنند.
به طور کلی نور در هنگام مواجهه با اجسام می تواند دچار انعکاس، انتقال (عبور) و جذب شود که این فرایند بستگی به طول موج اشعه ی تابش دارد. انعکاس یا بازتاب پدیده ای است که در آن تابش الکترومغناطیسی هم از روی مرز میان دو فضا (بازتاب سطحی) و هم از داخل ماده (بازتاب داخلی یا حجمی) بازتاب می شود.
عبور (Transmission) پدیده ای است که طی آن تابش های الکترومغناطیسی از درون ماده عبور می کنند. هر دو پدیده یعنی بازتاب و عبور، می توانند به همراه پخش نور اتفاق بیافتند که شامل انحراف، شکست و پراکندگی یک پرتو مستقیم نور در جهات بسیار است؛ به این پدیده انعکاس توزیع شده (diffusereflection) و انتقال پراکنده (diffuse transmission) می گویند. اگر پراکندگی نور اتفاق نیفتد، پرتو نور با توجه به قانون بازتاب، به صورت پرتوی نوری دیگر بازتاب می شود.
خواص نوری سنگ های ساختمانی
در سنگ های ساختمانی، هر سه پدیده ی انعکاس، عبور و جذب دارای اهمیت بسیار زیادی هستند و گاهی به عنوان مولفه های تصمیم ساز برای انتخاب سنگ مطرح می شوند. در ادامه به بررسی هر سه پدیده پرداخته می شود.
انعکاس یا بازتاب: انعکاس یا بازتاب نور از سطح سنگ های ساختمانی، در حقیقت باعث شکل گیری یک رنگ بخصوص و درک مغز انسان از آن رنگ می شود. بطور مثال هنگامی که یک سنگ به رنگ سفید دیده می شود، در حقیقت فقط پرتو نور سفید از سطح سنگ بازتاب شده و توسط شبکیه ی چشم انسان دریافت می شود. طیف های دیگر می توانند جذب شوند یا از برخی سنگ ها عبور کنند.
عبور یا انتقال: عبور نور از سنگ های ساختمانی خاص مانند اونیکس، به عنوان ویژگی ممتاز آن سنگ محسوب می شود. به عبارت دیگر، بسیاری از سنگ ها چنین ویژگی ای را ندارند. سنگ اونیکس به دلیل داشتن سیستم بلوری خاص و آرایش بلورها در کنار یکدیگر، می تواند قسمتی از تابش نور را از خود عبور دهد. این عبور اگرچه زیاد نیست، ولی باعث ایجاد بازی رنگ بسیار درون برخی اونیکس ها می شود که جذابیت بی نظیری دارد. وقتی نوری وارد یک سنگ اونیکس می شود، فقط طیف خاصی از آن، از سنگ عبور می کند و به چشم انسان می رسد. بطور مثال ممکن است یک سنگ اونیکس دارای زمینه ی سفید باشد ولی در اثر عبور نور، کمی به رنگ کِرِم یا زرد متمایل شود. وظیفه ی هدایت طیف های نور در سنگ اونیکس، بر عهده ی بلورهای کانی آراگونیت و هم چنین کلسیت است. در طراح های معماری لوکس، از این ویژگی سنگ اونیکس در ترکیب با نور به خوبی استفاده می شود.
جذب: نوری که از سطح سنگ بازتاب نشود و یا از آن عبور نکند، نهایتا در سنگ جذب می شود. در این حالت نور به حرارت تبدیل می شود و باعث افزایش دمای سنگ می شود. نمونه ی واضح این پدیده در سنگ هایی چون مرمریت و گرانیت مشکی مشاهده می شود. وقتی این سنگ ها به رنگ تیره دیده می شوند، به این معنا است که قسمت قابل توجهی از طیف های نور را در خود جذب می کنند. این جذب بالای طیف ها باعث می شود که دمای این سنگ در نمای ساختمان افزایش پیدا کند. جذب مستمر پرتوهای نور نیز بطور تدریجی باعث رنگ پریدگی سنگ می شود. به همین دلیل توصیه می شود از این سنگ ها در نمای بیرونی ساختمان ها به خصوص در مناطق کویری استفاده نشود.
