Was ist der unterschied zwischen durchsichtig und durchscheinend

Opazität (lateinisch opacitas „Trübung, Beschattung“) bezeichnet allgemein das Gegenteil von Transparenz, also mangelnde Durchsichtigkeit bzw. mangelnde Durchlässigkeit. Das zugehörige Adjektiv lautet opak (von lateinisch opacus „trüb, dunkel, verschwommen“).

Der Begriff wird insbesondere in der Optik und mit Bezug auf Materialien verwendet, aber auch in der Philosophie.

In der Physik ist die Opazität ein Maß für die Lichtundurchlässigkeit (Trübung) von transluzenten (streuend lichtdurchlässigen) Materialien und Schichten.

Klare Materialien (mit geringer Streuung) heißen dagegen transparent. Ihre Licht(un)durchlässigkeit wird als optische Dichte (logarithmisch) bzw. Transmission (linear) angegeben.

Ein veraltetes Maß für den Grauwert von Rauchfahnen ist Bacharach (vgl. Abbildung).

Opazität ist der Kehrwert der Transmission T:

mit dem einfallenden Lichtstrom I0{\displaystyle I_{0}}

Dabei ist zu beachten, dass austrittsseitig prinzipiell über den gesamten Halbraum zu integrieren ist, etwa mit einer Ulbricht-Kugel. Ob das tatsächlich gemacht wird, hängt von der Anwendung ab; so messen Opazimeter für rußige Abgase lediglich in gerader Richtung, weil Ruß das Licht hauptsächlich absorbiert statt streut.

Beispiele:

• Rauchgas mit hoher Transmission T = 0,97 (über die gegebene Messstrecke) hat eine Opazität O = 1,03.
• Kleiderstoff mit Transmission T = 0,2 hat eine Opazität O = 5.
• Das Papier einer Grußkarte mit Transmission T = 0,01 hat demnach eine Opazität O = 100. (Allerdings ist es im Papierbereich üblich, die Opazität jeweils für ein Blatt oder einen Bogen gemäß ISO 2471 anzugeben. Diese ist dort näherungsweise definiert als O = 100 % - Lichtdurchlässigkeit. Ein Bogen Papier mit einer Lichtdurchlässigkeit von einem Prozent hat demnach eine Opazität von 99 %.)

Der dekadische Logarithmus der Opazität wird Extinktion E genannt:

In feindispersen Medien ergibt sich je nach Größe der streuenden Partikel ein Übergang von der Opazität zur Opaleszenz:

• wenn die Partikel größer sind als die Wellenlänge des Lichts, tritt die wellenlängenunabhängige Mie-Streuung auf; das Streulicht ist weiß, wie man beispielsweise an den Wolken beobachten kann. Hier spricht man von Opazität.
• werden die Streuer kleiner als die Wellenlänge, so kommt es stattdessen zur wellenlängenabhängigen Rayleigh-Streuung; dabei wird das gestreute Licht bläulich, das transmittierte Licht dagegen rötlich. Auf Grund dieser Farbigkeit spricht man von Opaleszenz. Sie lässt sich beispielsweise am Himmelsblau und am Rot eines Sonnenuntergangs beobachten.

Die Opazität ist unter anderem eine physikalische Eigenschaft von:

Milchigweiße opake Substanzen oder Erscheinungen werden oft als „-milch“ bezeichnet:

Solche Bezeichnungen weisen aber nicht immer auf ein milchiges Aussehen hin, beispielsweise bei Liebfrauenmilch.

In der Philosophie kommt der Begriff der Opazität etwa Mitte des 20. Jahrhunderts gleichzeitig in so unterschiedlichen Strömungen wie der Kritischen Theorie und der Analytischen Philosophie auf und bezeichnet die Undurchdringlichkeit eines Sachverhaltes oder sprachlichen Gehaltes.

In der Kritischen Theorie bezeichnet die Opazität die Unzugänglichkeit des unmittelbar Gegebenen.[1] Dasjenige, was als opake Unmittelbarkeit erscheint oder ausgegeben wird, ist dadurch dem Zugang durch die Vernunft und der Kritik entzogen. Die Kritische Theorie kritisiert, dass sowohl gesellschaftliche als auch philosophische Sachverhalte als opak abgestempelt und dadurch als dem Diskurs unzugänglich beiseitegelegt werden.

In der analytischen Philosophie taucht der Begriff der Opazität vor allen Dingen in sprachphilosophischem Kontext auf. Er bezeichnet dort im engeren Sinne die referentielle Opazität.[2]

Transparenz (von lateinisch trans „[hin-]durch“ und parēre „sich zeigen, [er-]scheinen“) ist in der Physik die Fähigkeit von Materie, elektromagnetische Wellen hindurchzulassen (Transmission). Im Alltag wird der Begriff meist auf Licht, also auf den für den Menschen sichtbaren Spektralbereich elektromagnetischer Strahlung, bezogen.

Transparenz ist eine optische Eigenschaft eines Materials; andere optische Eigenschaften sind beispielsweise die Reflektivität und Absorptionsvermögen. Die optischen Eigenschaften von Materialien hängen eng mit den elektrischen Eigenschaften eines Materials zusammen, beispielsweise das Vorhandensein freier Elektronen oder der Bandstruktur. Ist ein Material für einfallende elektromagnetische Strahlung (Photonen) eines mehr oder weniger breiten Frequenzspektrums transparent, kann diese das Material nahezu vollständig durchdringen, wird also kaum reflektiert und kaum absorbiert.

Im Alltag wird ein Material, wie beispielsweise Fensterglas, transparent oder durchsichtig genannt, wenn man Dahinterliegendes relativ klar erkennen kann, das Material also für Strahlung des sichtbaren Spektrums weitgehend durchlässig ist.

Einfallende Photonen wechselwirken je nach Energie mit unterschiedlichen Bestandteilen des Materials, und somit ist die Transparenz eines Materials abhängig von der Frequenz (bzw. Wellenlänge) der elektromagnetischen Welle. Materialien, die undurchsichtig für Licht sind, können transparent für andere Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums sein, z. B. Röntgenstrahlen und Radiowellen. Im Bereich der Infrarotstrahlung befinden sich beispielsweise die Schwingungsenergien von Molekülen beziehungsweise Molekülgruppen oder auch der freien Elektronen im Elektronengas von Metallen. Im sichtbaren Bereich liegt die Energie der Photonen im Bereich der Bindungsenergie der Valenzelektronen, welche durch Absorption eines Photons in das Leitungsband angeregt werden können. Das beteiligte Photon wird dabei vollständig „ausgelöscht“. Wird ein Großteil der Photonen absorbiert, ist ein Material undurchsichtig (nachfolgende Effekte wie Rekombination werden hier erstmal vernachlässigt). Die Bandstruktur des Materials ist somit (unter anderem) entscheidend für seine Transparenz.

Wichtig bei der Absorption von Photonen ist, dass diese nur in bestimmten „Energieportionen“ (Quant) erfolgt. Das heißt, nur Photonen einer bestimmten Energie können so absorbiert werden. Photonen mit höherer oder niedriger Energie bleiben unbeeinflusst. Isolator-Materialien wie Glas sind meist transparent, da ihre Bandlücke größer als die Photonenenergie für sichtbares Licht ist. Diese Photonen können daher nicht durch Valenzelektronen absorbiert werden. Die Ursache dafür liegt in der Bandstruktur des Materials, die beispielsweise durch den Abstand der Atome zueinander beeinflusst wird. Dass bei Glas die Valenzelektronen nicht in das Leitungsband angeregt und somit nicht für den Ladungstransport zur Verfügung stehen, bewirkt weiterhin, dass Glas nicht elektrisch leitfähig ist. Bei Halbleitern, die eine geringere Bandlückenenergie besitzen, werden hingegen Photonen höherer Energie (blaues Licht) absorbiert. Vom optischen Gesamteindruck sind diese Materialien daher nicht transparent, auch wenn sie beispielsweise für rotes Licht gesehen transparent sind. Aus der reinen spektralen Transparenz kann jedoch der Farbeindruck nicht direkt abgeleitet werden.

Bloße Lichtdurchlässigkeit wie etwa bei Milchglas ist im Allgemeinen nicht ausschlaggebend, um als transparent bezeichnet zu werden. Bei Milchglas wird das Licht durch eine raue Oberfläche oder durch Teilchen im Material gestreut. Das dabei durchgelassene Licht wird als diffuses Licht bezeichnet, da keine scharfe Abbildung dahinterliegender Objekte erfolgt. Sind nur dunklere und hellere Bereiche sichtbar, spricht man von Transluzenz. Bei schwach lichtdurchlässigen Materialien wird die lichtdurchlässige Eigenschaft statt als Transluzenz auch als Opazität angegeben.

Transparenz ist meist bei gasförmigen Materialien gegeben (z. B. Luft), aber auch bei manchen flüssigen und festen Stoffen, z. B. klares Wasser, gewöhnliches Glas und einige Kunststoffe. Falls der Grad der Transparenz von der Wellenlänge des Lichtes abhängt, dann ist das transparente Medium getönt. Das kann an bestimmten Metalloxid-Molekülen im Glas oder (größeren) farbigen Partikeln, wie in farbigem Rauch, liegen. Sind viele dieser farbigen Partikel vorhanden, wird das Gas, die Flüssigkeit oder der Festkörper undurchsichtig, z. B. dichter Rauch.

Das wohl bekannteste transparente feste Material ist Glas. Die meisten Glastypen, die heute technische Bedeutung haben, sind Silikatgläser. Die Chemie des Silikatgerüstes sorgt für ein theoretisches Transparenzfenster zwischen 170 nm und 5000 nm. Dies schließt den für den Menschen sichtbaren Bereich voll ein und geht darüber hinaus. Im UV-Bereich erreichen die wenigsten Silikatgläser signifikante Transparenz unterhalb von 300 nm. Ausnahmen sind Quarz- und spezielle hochborhaltige Borosilikatgläser, die auch im UV-C-Bereich noch eine gute Transparenz besitzen. Im IR-Bereich tritt ab etwa 2500 nm bereits vereinzelt Absorption durch Wasser auf, was dort die Transparenz mindert, bevor das Silikatnetzwerk ab etwa 4500–5000 nm die Transparenz auf Null bringt. Da der sichtbare Bereich des Lichtes Silikatglas nahezu ungehindert passiert, hat es für unsere Augen keine Farbe. Braungläser wie beispielsweise für Bierflaschen oder Medikamente dagegen enthalten Dotierungsmittel, die im sichtbaren Bereich absorbieren und so für unser Auge farbig wirken.

Bedingte Durchsichtigkeiten sind die Phototropie und Elektrotropie.

Phototropes Glas ist transparentes Glas, das auf UV-Licht reagiert. Es wird auch als selbsttönend bezeichnet. Die Phototropie basiert auf einer reversiblen Transformation eingelagerter silberhalogenidhaltiger Ausscheidungen. Bei dem Vorgang wird das Glas eingefärbt.

Einfache Darstellung der phototropen Reaktion.

Je nach Halogenidart im Glas können verschiedene Farben erzeugt werden. Braune oder graue phototrope Gläser werden für die Herstellung von Sonnenbrillen verwendet, die bei großer Helligkeit von allein (rasch) dunkler und bei nachlassender Helligkeit (langsamer) wieder durchsichtiger werden. Der Geschwindigkeitsunterschied beruht darauf, dass sich ein Gleichgewicht zweier gegenläufiger Reaktionen einstellt: Das Dunkelwerden verläuft in einer Reaktion 0. Ordnung (jedes einfallende, in der Wellenlänge geeignete Lichtquant bewirkt eine Molekülumwandlung). Dagegen ist der umgekehrte Prozess eine von der Temperatur abhängige Reaktion 1. Ordnung, die nach einer Exponentialfunktion abläuft (in gleichen Zeiten reagieren gleiche Anteile, vgl. Halbwertszeit). Diese Eigenschaften haben zur Folge, dass sich solche Brillen für das Autofahren nicht so gut eignen, wenn die Helligkeit in schneller Folge wechselt; bei einer Tunneleinfahrt bleibt die Brille (zu) lange dunkel. Bei großer Kälte und großer Helligkeit – im Winter bei Schnee – ist die Brille schwarz; langsam klar wird sie bei Dunkelheit, schnell geht das unter warmem Wasser.

Phototropie spielt auch eine Rolle bei der Photosynthese.

Elektrotropes Glas ist eine Form von Glas, das im normalen Zustand zwar lichtdurchlässig, jedoch undurchsichtig (blickdicht, ähnlich Milchglas) ist und nur durch Anlegen von elektrischer Spannung durchsichtig wird. Dies geschieht mit Hilfe von Flüssigkristallen, die sich zwischen zwei Schichten von normalem Glas befinden. Technisch gesehen funktionieren diese Scheiben ähnlich wie ein LC-Display. Man setzt elektrotropes Glas als schaltbares Sichtschutzglas ein. Der Nutzer kann selbst entscheiden, wann man durch das Glas hindurchschauen kann und wann nicht. Anwendungsbeispiele sind Glastrennwände in Limousinen (z. B. Maybach 57 und 62) und die Trennscheiben zwischen Führerstand und Panoramaabteil („Lounge“) in den Endwagen des ICE 3 und ICE T, sowie Toilettentüren, die erst beim Verriegeln undurchsichtig werden.[1] Elektrotrope Gläser gehören zu den sogenannten intelligenten Gläsern.

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