Az üvegek optikai tulajdonságai a fénysugarak üveggel való kölcsönhatásának jellegzetes vonásaihoz kapcsolódnak. Az optikai tulajdonságok határozzák meg az üvegáru dekoratív feldolgozásának szépségét és eredetiségét.
Törés és diszperzió jellemzi a fény terjedésének szabályszerűségeit egy anyagban, szerkezetétől függően. A fénytörés a fény terjedési irányának megváltozása, amikor egyik közegről a másikra halad, ami a terjedési sebesség értékében különbözik az elsőtől.
Ábrán. A 6. ábra egy sugár útját mutatja, amikor áthalad egy sík-párhuzamos üveglapon. A beeső sugár szöget zár be a normálistól a határfelülettel a beesési ponton. Ha a sugár levegőből üvegbe megy, akkor i a beesési szög, r a törés szöge (az ábrán i> r, mert levegőben a fényhullámok terjedési sebessége nagyobb, mint üvegben, ebben az esetben a levegő optikailag kevésbé sűrű közeg, mint az üveg).
A fénytörést a relatív törésmutató jellemzi - az a fénysebesség aránya a közegben, amelyről a fény a felületre esik, és a második közeg fénysebessége. A törésmutatót az n = sin i / sin r arányból határozzák meg. A relatív törésmutatónak nincs dimenziója, és az átlátszó közegek esetében a légüveg mindig nagyobb, mint az egység. Például a relatív törésmutatók (a levegőhöz viszonyítva): víz - 1,33, kristályüveg - 1,6, - 2,47.
Rizs. 6. Sík-párhuzamos üveglapon áthaladó sugár diagramja
Rizs. 7. Prizma (diszperzív) spektrum a - fénysugár bontása prizmával; b - a látható rész színtartományai
Fényszórás a törésmutató függése a fény frekvenciájától (hullámhossz). A normál diszperziót a törésmutató növekedése jellemzi a frekvencia növekedésével vagy a hullámhossz csökkenésével.
A diszperzió miatt az üvegprizmán áthaladó fénysugár szivárványsávot képez a prizma mögé szerelt képernyőn - prizma (diszperzív) spektrum (7. ábra, a). A spektrumban a színek egy bizonyos sorrendben vannak elrendezve, az ibolyától a pirosig (7.6. Ábra).
A fény bomlásának (diszperziójának) oka a törésmutató függése a fény frekvenciájától (hullámhossz): minél magasabb a fény frekvenciája (rövidebb hullámhossz), annál nagyobb a törésmutató. A prizmás spektrumban az ibolya sugarak a legnagyobb frekvenciájúak és a legalacsonyabb hullámhosszúak, a vörösek pedig a legalacsonyabb frekvenciájúak és hullámhosszúak, ezért az ibolya sugarak jobban megtörnek, mint a vörösek.
A törésmutató és a diszperzió az üveg összetételétől, a törésmutató pedig a sűrűségtől is függ. Minél nagyobb a sűrűség, annál nagyobb a törésmutató. A CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO és lúgos oxidok növelik a törésmutatót, a SiO 2 hozzáadása csökkenti. A diszperzió az Sb 2 O 3 és a PbO bevezetésével növekszik. A CaO és a BaO erősebb hatással vannak a törésmutatóra, mint a diszperzióra. A legfeljebb 30% PbO-t tartalmazó üvegeket főleg magasan művészi termékek, kiváló minőségű, csiszolásnak kitett üvegáruk előállítására használják, mivel a PbO jelentősen növeli a törésmutatót és a diszperziót.
Fényvisszaverődés- olyan jelenség, amely akkor figyelhető meg, amikor a fény két optikailag eltérő közeg határfelületére esik, és abból áll, hogy a felületről ugyanabba a közegbe terjedő visszavert hullám keletkezik, amelyből a beeső hullám érkezik. A visszaverődést a visszaverődési együttható jellemzi, amely megegyezik a visszavert fényáram és a beeső fényviszonyok arányával.
A fény körülbelül 4% -a visszaverődik az üvegfelületről. A fényvisszaverő hatást számos csiszolt felület (gyémántszál, csiszolás) fokozza.
Ha a határfelület szabálytalanságai kicsi a beeső fény hullámhosszához képest, akkor tükröződés következik be, ha a szabálytalanságok nagyobbak, mint a hullámhossz - diffúz visszaverődés, amelyben a fény minden lehetséges irányban szóródik a felületen. A visszaverődést szelektívnek nevezzük, ha a fényvisszaverődés nem azonos a különböző hullámhosszú fényekkel. A szelektív reflexió megmagyarázza az átlátszatlan testek színét.
Fényszórás- a fényhullámok terjedése során megfigyelhető jelenség véletlenszerűen eloszló inhomogenitású közegben, és minden lehetséges irányban terjedő másodlagos hullámok képződéséből áll.
A közönséges átlátszó üvegben gyakorlatilag nincs fényszórás. Ha az üveg felülete egyenetlen (matt üveg) vagy inhomogenitások (kristályok, zárványok) egyenletesen oszlanak el az üveg vastagságában, akkor a fényhullámok nem tudnak áthaladni az üvegen szórás nélkül, és ezért az ilyen üveg átlátszatlan.
Fényáteresztés és elnyelés a következőképpen magyarázható. Amikor az I 0 intenzitású fénysugár átlátszó közegen (anyagon) halad át, a kezdeti fluxus intenzitása gyengül, és a közeget elhagyó fénysugár I erőssége lesz< I 0 . Ослабление светового потока связано частично с явлениями отражения и рассеяния света, что главным образом происходит за счет поглощения световой энергии, обусловленного взаимодействием света с частицами среды.
Az abszorpció csökkenti az üveg átlátszóságát, ami színtelen nátrium-mész-szilikát üveg esetében körülbelül 93%. A fényelnyelés különböző hullámhosszúság esetén eltérő, ezért a színes üvegek különböző színűek. Az üveg színét (2. táblázat), amelyet a szem érzékel, a beeső fénysugár azon részének színe határozza meg, amely nem szívódott át az üvegen.
Az átviteli (abszorpciós) mutatók a látható spektrális tartományban fontosak a jó minőségű, jelző és más színű üvegek színének felméréséhez, az infravörös régióban - az üvegolvasztás és a termékek formázásának technológiai folyamataihoz (az üvegek hőátlátszósága), az ultraibolya régióban - a szemüveg működési tulajdonságait illetően (az uviol üvegből készült termékeknek ultraibolya sugarakat kell továbbítaniuk, és a tartálynak vissza kell fognia).
Kettős törés- fénysugár kettéosztása, amikor optikailag anizotróp közegben halad át, azaz olyan közegben, amely különböző tulajdonságokkal rendelkezik különböző irányokban (például a legtöbb kristály). Ez a jelenség azért fordul elő, mert a törésmutató a fényhullám elektromos vektorának irányától függ. A kristályba belépő fénysugár két sugárra bomlik - közönséges és rendkívüli. Ezeknek a sugaraknak a terjedési sebessége eltérő. A kettős törést a sugarak útjának eltérése, nm / cm határozza meg.
Az üveg egyenetlen hűtése vagy melegítése során belső feszültségek keletkeznek benne, kettős törést okozva, vagyis az üveget kettős törésű kristályhoz hasonlítják, például kvarchoz, csillámhoz, gipszhez. Ez a jelenség az üveg hőkezelésének, elsősorban a lágyításnak és a temperálásnak a minőségének szabályozására szolgál.
Először is mondjunk néhány szót a szilárd anyagokról, folyadékokról és gázokról. Szilárd anyagban a molekulák szorosan vonzódnak egymáshoz. Szó szerint összeragadtak.
Ez az oka annak, hogy a szilárd anyagok véges alakúak, például golyó vagy kocka. De bár a molekulák nagyon szorosan vannak csomagolva, mégis kissé rezegnek középső helyzetük körül (a természetben semmi sem áll meg).
Molekulák folyadékokban és gázokban
A folyadékokban a molekulák szabadabban kapcsolódnak egymáshoz. Csúsznak és mozognak egymáshoz képest. Ezért a folyadékok folyékonyak és elfoglalják az edény teljes térfogatát, amelybe öntik. A gázokban a molekulák teljesen függetlenek egymástól. Nagy sebességgel repülnek minden irányba. A hidrogénmolekula átlagos repülési sebessége 0 Celsius fokos hőmérsékleten 5600 kilométer / óra. A gázmolekulák között sok szabad hely van. Sétálhat egy gázfelhőn, és észre sem veszi.
Kapcsolódó anyagok:
Hogyan készülnek a karácsonyi játékok?
Miért átlátszó a gáz, de nem szilárd?
A hőmérséklet döntő szerepet játszik abban, hogy egy adott anyag szilárd, folyékony vagy gáznemű. A föld felszínén, 0 Celsius fok alatti hőmérsékleten a normál nyomás alatt a víz szilárd anyag. 0 és 100 Celsius fok közötti hőmérsékleten a víz folyékony. 100 Celsius fok feletti hőmérsékleten a víz gáz. A serpenyőből származó gőz egyenletesen oszlik el a konyhában minden irányba.
A fentiek alapján tegyük fel, hogy a gázokon keresztül lehet látni, de a szilárd anyagokon keresztül lehetetlen. De egyes szilárd anyagok, például az üveg, olyan átlátszóak, mint a levegő. Hogyan működik? A legtöbb szilárd anyag elnyeli a rájuk eső fényt. Az elnyelt fényenergia egy részét a test melegítésére fordítják. A beeső fény nagy része visszaverődik. Ezért szilárdat látunk, de nem látunk át rajta.
Kapcsolódó anyagok:
Miért átlátszó az üveg?
Az üvegmolekulák elnyelik a rá eső fény fotonjait. Ugyanebben a pillanatban az üvegmolekulák ugyanazon fotonokat bocsátanak ki ugyanabba az irányba. Az üveg elnyeli a fotonokat és ugyanazon fotonokat bocsát ki ugyanabba az irányba. Így válik az üveg átlátszóvá, vagyis valójában fényt bocsát ki. Ugyanez történik a vízzel és más, gyakorlatilag színtelen folyadékokkal. A beeső fény nagy részét molekulák hordozzák. Néhány foton elnyelődik, és energiájukat a folyadék melegítésére fordítják.
A gázokban a molekulák nagy távolságra vannak egymástól. A fénysugarak átjuthatnak egy gázfelhőn anélkül, hogy egyetlen molekulával találkoznának útjuk során. Ez a helyzet a legtöbb napfény fotonjával, amely áthalad a Föld légkörén. A fény szétszóródik, amikor gázmolekulákkal ütközik. Amikor a fehér fény összeütközik egy molekulával, színspektrumra oszlik. Ezért nyilvánvalóan a föld légkörének gázai kék színűek. Ennek ellenére átláthatónak tekintik őket.
Kapcsolódó anyagok:
A Föld légkörének összetétele, a levegőmolekula mérete
Ha hibát talál, válasszon ki egy szövegrészt, és nyomja meg a gombot Ctrl + Enter.
- Mi a velencei üveg és ...
- Miért ásít az ember és miért ...
- Miért nem ismeri fel valaki ...
Gyerekkoromban egyszer megkérdeztem apámat: "Miért engedi át az üveg a fényt?" Ekkor már megtanultam, hogy a fény a fotonoknak nevezett részecskék áramlása, és számomra elképesztőnek tűnt, hogyan tud egy ilyen kis részecske átrepülni a vastag üvegen. Az apa így válaszolt: - Mert átlátszó. Elhallgattam, mert megértettem, hogy az "átlátszó" csak az "átengedi a fényt" kifejezés szinonimája, és apám valójában nem tudja a választ. Az iskolai tankönyvekben sem volt válasz, de szeretném tudni. Miért engedi át az üveg a fényt?
Válasz
A fizikusok a fényt nemcsak látható fénynek, hanem láthatatlan infravörös sugárzásnak, ultraibolya sugárzásnak, röntgensugárzásnak, gamma-sugárzásnak, rádióhullámnak is nevezik. A spektrum egy része (például a zöld fény) számára átlátszó anyagok átlátszatlanok lehetnek a spektrum más részeivel szemben (például a piros üveg nem sugároz zöld sugarakat). A hagyományos üveg nem bocsát ki ultraibolya sugárzást, a kvarcüveg pedig átlátszó az ultraibolya sugárzásnak. A röntgensugarak esetében az átlátszó anyagok olyan anyagok, amelyek egyáltalán nem engedik át a látható fényt. Stb.
A fény fotonoknak nevezett részecskékből áll. A különböző színű (frekvenciájú) fotonok különböző energiarészeket hordoznak.
A fotonokat elnyeli az anyag, energiát továbbítva és melegítve (mindenki számára jól ismert, aki napozik a tengerparton). A fény visszaverődhet az anyagból, miután a szemünkbe került, így látunk tárgyakat magunk körül, és teljes sötétségben, ahol nincsenek fényforrások, nem látunk semmit. És a fény áthaladhat egy anyagon - és akkor azt mondjuk, hogy ez az anyag átlátszó.
A különböző anyagok különböző arányokban elnyelik, visszaverik és áteresztik a fényt, ezért optikai tulajdonságaikban különböznek egymástól (sötétebb és világosabb, különböző színek, fényesség, átlátszóság): a korom elnyeli a rá eső fény 95% -át, a csiszolt ezüst tükör pedig 98% -ot a fényről. Létrehoztak egy szén nanocsöveken alapuló anyagot, amely a beeső fény mindössze 45 ezrelékét tükrözi vissza.
Kérdések merülnek fel: mikor szívja fel a fotont az anyag, mikor tükröződik, és mikor megy át az anyagon? Most csak a harmadik kérdésre vagyunk kíváncsiak, de útközben megválaszoljuk az elsőt.
A fény és az anyag kölcsönhatása a fotonok és az elektronok kölcsönhatása. Az elektron képes elnyelni egy fotont, és fotont bocsáthat ki. A fotonok nem tükröződnek. A fotonok visszaverődése kétlépéses folyamat: egy foton abszorpciója és pontosan ugyanazon foton kibocsátása.
Az atom elektronjai csak bizonyos pályákat képesek elfoglalni, amelyek mindegyike saját energiaszinttel rendelkezik. Minden egyes kémiai elem atomját saját energiaszintek jellemzik, vagyis az elektronok megengedett pályái (ugyanez vonatkozik a molekulákra, kristályokra, az anyag kondenzált állapotára: a korom és a gyémánt azonos szénatommal rendelkezik, de az anyagok optikai tulajdonságai eltérőek; a fémek, a fényvisszaverő fény, átlátszóak és még a színüket is megváltoztatják (zöld arany), ha vékony filmeket készítenek belőlük; az amorf üveg nem bocsát ki ultraibolya fényt, és az azonos szilícium -oxid -molekulákból származó kristályüveg átlátszó ultraibolya sugárzásnak).
Miután elnyelt egy bizonyos energiájú (színű) fotont, az elektron magasabb pályára mozog. Éppen ellenkezőleg, foton kibocsátásával az elektron alacsonyabb pályára lép. Az elektronok nem képesek fotonokat elnyelni és kibocsátani, hanem csak azokat, amelyek energiája (színe) megfelel az adott atom energiaszintjének különbségének.
Így az, hogy a fény hogyan viselkedik, amikor egy anyaggal találkozik (visszaverődik, elnyelődik, áthalad), attól függ, hogy mekkora az adott anyag megengedett energiaszintje, és milyen energiája van a fotonoknak (azaz milyen színű az anyagra eső fény) ).
Ahhoz, hogy a fotont az atom egyik elektronja elnyelje, szigorúan meghatározott energiával kell rendelkeznie, amely megfelel az atom bármely két energiaszintjének energiakülönbségének, különben elrepül. Az üvegben az egyes energiaszintek közötti távolság nagy, és egyetlen látható fény fotonjának sincs megfelelő energiája, ami elegendő lenne ahhoz, hogy egy elektron, miután elnyelt egy fotont, magasabb energiaszintre ugorjon. Ezért az üveg a látható fény fotonjait továbbítja. De az ultraibolya fény fotonjai elegendő energiával rendelkeznek, ezért az elektronok elnyelik ezeket a fotonokat, és az üveg megtartja az ultraibolya fényt. A szilícium -dioxid -üvegben a megengedett energiaszintek (energiarés) közötti távolság még nagyobb, és ezért nemcsak a látható, hanem az ultraibolya fény fotonjai sem rendelkeznek elegendő energiával ahhoz, hogy az elektronok elnyeljék és a megengedett felső szintekre lépjenek.
Tehát a látható fény fotonjai áthaladnak az üvegen, mert nincs megfelelő energiájuk az elektronok magasabb energiaszintre való áthelyezéséhez, és ezért az üveg átlátszónak tűnik.
Ha más energiaspektrumú szennyeződéseket ad az üveghez, színezhetővé válik - az üveg elnyeli bizonyos energiájú fotonokat, és továbbítja a látható fény fotonjait.
Volt idő, amikor a cserzett bőrt alacsony eredetű jelnek tekintették, és a nemes hölgyek igyekeztek megvédeni arcukat és kezüket a napsugaraktól, hogy megőrizzék arisztokratikus sápadtságukat. Később megváltozott a barnuláshoz való hozzáállás - ez egy egészséges és sikeres ember nélkülözhetetlen tulajdonsága lett. Napjainkban, a napozás előnyeiről és ártalmairól folyó vita ellenére, a bronz bőrszín még mindig a népszerűség csúcsán van. De nem mindenkinek van lehetősége meglátogatni a strandot vagy a szoláriumot, és ebben a tekintetben sokakat érdekel, hogy lehet -e napozni egy ablaküvegen keresztül, például üvegezett loggián vagy a nap által fűtött padláson ülve.
Valószínűleg minden hivatásos sofőr vagy csak egy személy, aki sokáig ül az autó volánja mögött, észrevette, hogy keze és arca idővel enyhén barnul. Ugyanez vonatkozik az irodai dolgozókra is, akik kénytelenek akadálytalan ablaknál ülni a teljes műszak során. Arcukon gyakran találhatunk napégés nyomait, még télen is. És ha egy személy nem gyakori a szoláriumokban, és nem jár napi sétányon a parkokon keresztül, akkor ezt a jelenséget nem lehet másként megmagyarázni, mint az üvegen keresztül érkező barnulással. Tehát az üveg ultraibolya fényt bocsát ki, és napozhat az ablakon? Kitaláljuk.
A barnulás jellege
Annak érdekében, hogy válaszoljon arra a kérdésre, hogy barnulhat -e a rendszeres ablaküvegen keresztül az autóban vagy a loggián, pontosan ki kell találnia, hogyan zajlik a bőr sötétedési folyamata, és milyen tényezők befolyásolják azt. Először is meg kell jegyezni, hogy a barnulás nem más, mint a bőr védő reakciója a napsugárzásra. Az ultraibolya sugárzás hatására az epidermisz sejtjei (melanociták) melanint (sötét pigmentet) kezdenek termelni, ami miatt a bőr bronz árnyalatot kap. Minél magasabb a melanin koncentrációja a dermis felső rétegeiben, annál intenzívebb a barnulás. Azonban nem minden UV -sugárzás okoz ilyen reakciót, hanem csak azok, amelyek nagyon szűk hullámhossztartományban fekszenek. Az ultraibolya sugarakat hagyományosan három típusra osztják:
- A-sugarak (hosszúhullámú)- gyakorlatilag nem tartja vissza a légkör, és szabadon eléri a föld felszínét. Az ilyen sugárzást a legbiztonságosabbnak tekintik az emberi szervezet számára, mivel nem aktiválja a melanin szintézisét. Csak annyit tehet, hogy a bőr enyhe sötétedését okozza, majd csak hosszan tartó expozíció esetén. Azonban a hosszú hullámú sugarak túlzott belégzésével a kollagénrostok elpusztulnak, és a bőr kiszárad, ennek következtében gyorsabban kezd öregedni. Néhány embernek pedig éppen az A-sugarak miatt alakul ki allergia a napra. A hosszúhullámú sugárzás könnyen legyőzi az ablaküveg vastagságát, és a tapéta, a bútorfelületek és a szőnyegek fokozatos elhalványulásához vezet, de lehetetlen teljes értékű barnulást elérni a segítségével.
- B-sugarak (közepes hullám)- megmarad a légkörben, és csak részben éri el a Föld felszínét. Ez a fajta sugárzás közvetlen hatással van a melanin szintézisére a bőrsejtekben, és hozzájárul a gyors barnulás megjelenéséhez. És a bőrre gyakorolt intenzív hatásával különböző fokú égési sérülések jelentkeznek. A B-sugarak nem képesek behatolni a közönséges ablaküvegen keresztül.
- C-sugarak (rövidhullámú)- óriási veszélyt jelentenek minden élő szervezetre, de szerencsére szinte teljesen semlegesíti őket a légkör, anélkül, hogy elérné a Föld felszínét. Ilyen sugárzással csak magasan a hegyekben találkozhatunk, de hatása ott is rendkívül gyengült.
A fizikusok megkülönböztetnek egy másik típusú ultraibolya sugárzást - extrém, amelyre gyakran használják a "vákuum" kifejezést, mivel az ilyen tartományú hullámokat teljesen elnyeli a Föld légköre, és nem esik a föld felszínére.
Tud barnulni az üvegen?
Az, hogy barnulhat -e az ablaküvegen keresztül, vagy sem, közvetlenül attól függ, hogy milyen tulajdonságokkal rendelkezik. A tény az, hogy a szemüvegek különböző típusúak, amelyek mindegyikét különböző módon befolyásolják az UV -sugarak. Így a szerves üveg nagy átviteli kapacitással rendelkezik, ami lehetővé teszi a napsugárzás teljes spektrumának áthaladását. Ugyanez vonatkozik a kvarcüvegre is, amelyet barnító lámpákban és helyiség -mentesítő berendezésekben használnak. A közönséges üveg, amelyet lakóépületekben és autókban használnak, kizárólag hosszú hullámhosszú A típusú sugarakat bocsát ki, és nem lehet napozni rajta. Más kérdés, ha plexire cseréled. Ezután szinte egész nap napozhat és élvezheti a gyönyörű barnaságot.
Bár néha vannak olyan esetek, amikor egy személy egy kis időt tölt az ablakon áthaladó napsugarak alatt, majd könnyű barnaságot talál a bőr nyílt területein. Természetesen teljesen biztos abban, hogy az üvegen keresztül történő besugárzás következtében pontosan leégett. De nem így van. Ennek a jelenségnek nagyon egyszerű magyarázata van: az árnyék megváltozása ebben az esetben a bőr sejtjeiben található, maradék pigment (melanin) kis mennyiségű aktiválásának eredményeként következik be, amelyet az ultraibolya B típus hatására fejlesztettek ki . Általában ez a "barnaság" ideiglenes, vagyis gyorsan eltűnik. Röviden, a teljes barnulás érdekében vagy szoláriumot kell látogatnia, vagy rendszeresen napoznia kell, és nem fog működni, ha a természetes bőr tónusát a sötétebb felé változtatja a közönséges ablakon vagy autóüvegen keresztül.
Kell -e védekeznem?
Csak azoknak az embereknek kell aggódniuk, akik nagyon érzékeny bőrűek és hajlamosak az öregségi foltok megjelenésére, hogy lehetséges -e barnulni az üvegen keresztül. Javasoljuk, hogy folyamatosan használjon speciális, minimális védelmi fokú (SPF) termékeket. Az ilyen kozmetikumokat elsősorban az arcra, a nyakra és a dekoltázsra kell alkalmazni. Azonban nem érdemes túl aktívan védekezni az ultraibolya sugárzástól, különösen a hosszú hullámhosszúságtól, mert a mérsékelt napsugarak nagyon hasznosak, sőt szükségesek az emberi test normális működéséhez.
Kinézni az ablakon. Ha szemüveget visel, tegye fel. Fogja a távcsövét, és ne felejtse el a nagyítót. Mit látsz? Bármit is nézzen, több üvegréteg nem zavarja a látását. De hogyan lehetséges, hogy egy ilyen szilárd anyag gyakorlatilag láthatatlan?
Ennek megértéséhez ismernie kell az üveg szerkezetét és eredetét.
Minden a földkéreggel kezdődik, amely főleg szilíciumból és oxigénből áll. Ezek az elemek szilícium -dioxidot képeznek a reakcióban, amelynek molekulái szabályos kvarc kristályrácsban vannak elrendezve. Különösen az üveggyártáshoz használt homok gazdag kristályos kvarcban. Valószínűleg tudja, hogy az üveg szilárd, és egyáltalán nem kvarc apró darabjaiból áll, és ez nem véletlen.
Először is, a homokszemcsék durva szélei és a kristályszerkezetben lévő mikrohibák tükrözik és szétszórják a beeső fényt. De ha a kvarcot magas hőmérsékletre hevítik, a molekulák jobban rezegni kezdenek, ami a köztük lévő kötés megszakításához vezet. És maga a kristály folyadékká válik, ahogy a jég is vízzé. Igaz, egyetlen különbséggel: amikor visszahűl a kristályba, a kvarcmolekulák már nem gyűlnek össze. Éppen ellenkezőleg, mivel a molekulák energiát veszítenek, a megrendelés valószínűsége csak csökken. Az eredmény egy amorf test. Folyadék tulajdonságaival rendelkező szilárd anyag, amelyet az interkristályos határok hiánya jellemez. Ennek köszönhetően mikroszkopikus szinten az üveg homogén lesz. A fény most szinte akadálytalanul halad át az anyagon.
Ez azonban nem magyarázza meg, hogy az üveg miért engedi át a fényt, és nem szívja el azt, mint más szilárd anyagok. A válasz a legkisebb skálán, az atomon belüli. Bár sokan tisztában vannak azzal, hogy egy atom magból és elektronokból áll, amelyek körül forognak, hányan tudják, hogy az atom szinte tökéletes üresség? Ha az atom akkora lenne, mint egy futballstadion, akkor a mag borsó méretű lenne a mező közepén, és az elektronok apró homokszemek lennének valahol a hátsó sorokban. Így több mint elég hely van a fény szabad áthaladásához.
Nem az a kérdés, hogy miért átlátszó az üveg, hanem az, hogy más tárgyak miért nem átlátszók. Ez az energiaszintekről szól, amelyeken az elektronok az atomban vannak. Elképzelheti őket különböző sorokként a stadionunkban. Az elektronnak meghatározott helye van az egyik sorban. Ha azonban elegendő energiája van, ugorhat egy másik sorra. Bizonyos esetekben az atomon áthaladó egyik foton abszorpciója biztosítja a szükséges energiát. De itt a fogás. Ahhoz, hogy egy elektronot sorról sorra vigyen át, a fotonnak szigorúan meghatározott energiamennyiséggel kell rendelkeznie, különben elrepül. Ez történik az üveggel. A sorok annyira távol vannak egymástól, hogy a látható fény foton energiája egyszerűen nem elegendő ahhoz, hogy elektronokat mozgasson közöttük.
Az ultraibolya spektrum fotonjai pedig elegendő energiával rendelkeznek, ezért felszívódnak, és itt bármennyire is próbálkozunk, az üveg mögé bújva nem barnulunk meg. Az üveggyártás óta eltelt évszázad során az emberek teljes mértékben értékelték egyedülálló tulajdonságát, hogy szilárdak és átlátszók. Az ablakoktól, amelyek beengedik a napfényt és védenek az időjárás viszontagságaitól, az olyan eszközökig, amelyek lehetővé teszik, hogy messzire nézzen az űrbe, vagy megfigyelje a mikroszkopikus világokat.
Megfosztani a modern civilizációt az üvegtől, és mi marad belőle? Furcsa módon ritkán gondolunk arra, hogy ez mennyire fontos. Valószínűleg ez azért történik, mert mivel az üveg átlátszó, láthatatlan marad, és elfelejtjük, hogy az.
Kulcsszavak: az üveg szerkezete, az üveg eredete, Tudomány a portálon Kísérlet, tudományos cikkek
Betöltés ...