کدر: حالتی که نور به‌خوبی از مخلوط عبور نمی‌کند.

جهانِ پشتِ مه: چرا بعضی چیزها نیمه شفاف^[1] یا کدر^[2] به نظر می‌رسند؟

نور، سفرش و برخورد با موانع

نور در خط راست حرکت می‌کند. وقتی به یک ماده می‌رسد، سه سرنوشت ممکن دارد: عبور کند (مثل شیشه)، جذب^[3] شود (مثل سطح سیاه تخته) یا بازتابیده^[4] شود (مثل آینه). در مورد مخلوط‌های کدر، داستان کمی پیچیده‌تر است. نور هنگام ورود به این مخلوط‌ها، با ذرات ریز معلق در آن برخورد می‌کند و به جهات مختلفی پراکنده^[5] می‌شود. این پراکندگیِ زیاد، باعث می‌شود نور نتواند مسیر مستقیم خود را حفظ کرده و از طرف دیگر ماده خارج شود؛ در نتیجه ما پشت آن را به وضوح نمی‌بینیم.

سه گروه اصلی: شفاف، نیمه‌شفاف و کدر

مواد را از نظر عبور نور می‌توانیم به سه دسته اصلی تقسیم کنیم. این طبقه‌بندی کمک می‌کند دنیای اطراف را بهتر بشناسیم.

چه چیزی یک مخلوط را کدر می‌کند؟

پس حالا می‌دانیم که پراکندگی نور کلید ماجراست. اما چه عواملی در یک مخلوط، این پراکندگی را ایجاد می‌کنند؟ بیایید نگاهی دقیق‌تر بیندازیم:

۱. اندازه ذرات: ذراتی که اندازه‌شان با طول موج^[9] نور ($\lambda$) قابل مقایسه است (مثلاً حدود 0.1 تا 1 میکرومتر)، نور را به بهترین شکل پراکنده می‌کنند. قطرات ریز آب در مه یا ذرات پروتئین و چربی در شیر، مثال‌های خوبی هستند.

۲. تفاوت ضریب شکست^[10]: اگر ذرات معلق در یک مایع، ضریب شکست بسیار متفاوتی با خود مایع داشته باشند، نور در مرز بین آن‌ها به شدت منحرف می‌شود. فرمول ساده ضریب شکست این است: $n = \frac{c}{v}$. در این فرمول، $c$ سرعت نور در خلأ و $v$ سرعت نور در آن ماده است. هرچه $n$ بزرگ‌تر باشد، نور کندتر حرکت می‌کند.

از آشپزخانه تا صنعت: کاربردهای مواد نیمه‌شفاف و کدر

مهندسان و دانشمندان از این خاصیت در جاهای مختلفی استفاده می‌کنند. چند مثال کاربردی:

رنگ‌ها: رنگ دیوار شما کدر است تا نور را پراکنده کند و تمام سطح به طور یکنواخت روشن شود و لکه‌های تاریک و روشن نداشته باشیم. این را با آینه مقایسه کنید که نور را منظم بازتاب می‌دهد و شما تصویر خود را می‌بینید.

کرم ضد آفتاب: بعضی کرم‌های ضد آفتاب حاوی ذرات ریز معدنی مثل زینک اکسید^[11] ($ZnO$) هستند. این ذرات، نور فرابنفش^[12] مضر خورشید را پراکنده و منعکس می‌کنند و مانند یک سپر کدر روی پوست عمل می‌کنند.

شیشه‌های محافظ حریم خصوصی: شیشه‌های «یخ‌زده» یا «سات بلور» در برخی دفاتر و حمام‌ها، نمونه‌ای عالی از مواد نیمه‌شفاف هستند. آن‌ها نور را به داخل عبور می‌دهند (اتاق روشن می‌شود) اما به دلیل سطح ناهموار یا ذرات داخل شیشه، تصویر را به طور کامل مخفی می‌کنند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^[1] نیمه‌شفاف (Translucent): موادی که نور از آن‌ها عبور می‌کند اما به طور پراکنده، به طوری که اجسام پشت آن به وضوح دیده نمی‌شوند.

^[2] کدر (Opaque): موادی که نور نمی‌تواند از آن‌ها عبور کند.

^[3] جذب (Absorption): فرآیندی که در آن انرژی نور توسط ماده گرفته می‌شود و معمولاً به شکل گرما تبدیل می‌گردد.

^[4] بازتاب (Reflection): برگشت نور از سطح یک ماده.

^[5] پراکندگی (Scattering): تغییر جهت انتشار نور هنگام برخورد با ذرات ریز.

^[6] شفاف (Transparent).

^[7] نیمه‌شفاف (Translucent).

^[8] کدر (Opaque).

^[9] طول موج (Wavelength): فاصله بین دو قله پشت سر هم در یک موج. نور مرئی طول موجی بین 400 تا 700 نانومتر دارد.

^[10] ضریب شکست (Refractive Index): عددی که نشان می‌دهد سرعت نور در یک ماده چند برابر کمتر از سرعت نور در خلأ است. با نماد $n$ نشان داده می‌شود.

^[11] Zinc Oxide ($ZnO$): یک ترکیب شیمیایی سفید رنگ و کدر که در صنایع مختلف از جمله لوازم آرایشی و بهداشتی استفاده می‌شود.

^[12] فرابنفش (Ultraviolet/UV): نوعی از تابش الکترومغناطیسی که انرژی آن از نور مرئی بیشتر و برای چشم انسان نامرئی است.