Stiklu optiskās īpašības ir saistītas ar raksturīgajām gaismas staru mijiedarbības iezīmēm ar stiklu. Tieši optiskās īpašības nosaka stikla trauku dekoratīvās apstrādes skaistumu un oriģinalitāti.
Refrakcija un dispersija raksturo gaismas izplatīšanās likumsakarības vielā atkarībā no tās struktūras. Gaismas laušana ir gaismas izplatīšanās virziena maiņa tās pārejas laikā no vienas vides uz otru, kas atšķiras no pirmās ar izplatīšanās ātruma vērtību.
attēlā. 6 parādīts stara ceļš, kad tas iet caur plakanu paralēlu stikla plāksni. Krītošais stars veido leņķus ar normālu pret saskarni krišanas punktā. Ja stars iet no gaisa uz stiklu, tad i ir krišanas leņķis, r ir laušanas leņķis (attēlā i> r, jo gaismas viļņu izplatīšanās ātrums gaisā ir lielāks nekā stiklā, šajā korpusa gaiss ir optiski mazāk blīvs materiāls nekā stikls).
Gaismas laušanu raksturo relatīvais laušanas koeficients - gaismas ātruma attiecība vidē, no kuras gaisma krīt uz saskarnes, pret gaismas ātrumu otrajā vidē. Refrakcijas koeficientu nosaka pēc attiecības n = sin i / sin r. Relatīvajam laušanas koeficientam nav dimensijas, un caurspīdīgiem materiāliem gaiss-stikls vienmēr ir lielāks par vienotību. Piemēram, relatīvie refrakcijas rādītāji (attiecībā pret gaisu): ūdens - 1,33, kristāla stikls - 1,6, - 2,47.
Rīsi. 6. Diagramma staram, kas iet caur plakanu paralēlu stikla plāksni
Rīsi. 7. Prizmatiskais (dispersīvais) spektrs a - gaismas stara sadalīšana ar prizmu; b - redzamās daļas krāsu diapazoni
Viegla dispersija ir refrakcijas indeksa atkarība no gaismas frekvences (viļņa garuma). Normālu izkliedi raksturo refrakcijas indeksa palielināšanās, palielinoties frekvencei vai samazinoties viļņa garumam.
Izkliedes dēļ gaismas stars, kas iet caur stikla prizmu, uz aiz prizmas uzstādītā ekrāna veido varavīksnes joslu - prizmatisku (dispersīvu) spektru (7. att., a). Spektrā krāsas ir sakārtotas noteiktā secībā, sākot no violetas līdz sarkanai (7.6. att.).
Gaismas sadalīšanās (dispersijas) iemesls ir refrakcijas indeksa atkarība no gaismas frekvences (viļņa garuma): jo augstāka gaismas frekvence (īsāks viļņa garums), jo lielāks laušanas koeficients. Prizmatiskajā spektrā violetajiem stariem ir vislielākā frekvence un zemākais viļņa garums, bet sarkanajiem – vismazākais frekvence un viļņa garums, tāpēc violetie stari laužas vairāk nekā sarkanie.
Laušanas koeficients un dispersija ir atkarīgi no stikla sastāva, un laušanas koeficients ir atkarīgs arī no blīvuma. Jo lielāks blīvums, jo lielāks ir refrakcijas indekss. Oksīdi CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO un sārmainie oksīdi palielina laušanas koeficientu, SiO 2 pievienošana samazina. Izkliede palielinās, ievadot Sb 2 O 3 un PbO. CaO un BaO ir spēcīgāka ietekme uz refrakcijas indeksu nekā uz dispersiju. Stikli, kas satur līdz 30% PbO, galvenokārt tiek izmantoti ļoti māksliniecisku izstrādājumu ražošanai, augstas kvalitātes stikla izstrādājumiem, kas pakļauti slīpēšanai, jo PbO ievērojami palielina refrakcijas koeficientu un dispersiju.
Gaismas atspulgs- parādība, ko novēro, kad gaisma nokrīt uz divu optiski atšķirīgu vidi saskarnes un izpaužas kā atstarots vilnis, kas izplatās no saskarnes tajā pašā vidē, no kuras nāk krītošais vilnis. Atstarošanos raksturo atstarošanas koeficients, kas ir vienāds ar atstarotās gaismas plūsmas attiecību pret krītošo.
Apmēram 4% gaismas atstarojas no stikla virsmas. Atstarojošo efektu pastiprina daudzu pulētu virsmu klātbūtne (dimanta vītne, slīpēšana).
Ja saskarnes nelīdzenumi ir nelieli, salīdzinot ar krītošās gaismas viļņa garumu, tad notiek spoguļatstarošanās, ja nelīdzenumi ir lielāki par viļņa garumu - difūzais atstarojums, kurā gaisma tiek izkliedēta pa virsmu visos iespējamos virzienos. Atstarošanos sauc par selektīvu, ja atstarošanās spēja nav vienāda gaismai ar dažādu viļņu garumu. Selektīva atstarošana izskaidro necaurspīdīgu ķermeņu krāsu.
Gaismas izkliede- parādība, kas novērota gaismas viļņu izplatīšanās laikā vidē ar nejauši sadalītām neviendabībām un kas sastāv no sekundāro viļņu veidošanās, kas izplatās visos iespējamos virzienos.
Parastā caurspīdīgā stiklā gaismas izkliedes praktiski nav. Ja stikla virsma ir nelīdzena (matēts stikls) vai stikla biezumā ir vienmērīgi sadalītas neviendabības (kristāli, ieslēgumi), tad gaismas viļņi nevar iziet cauri stiklam bez izkliedes un tāpēc šāds stikls ir necaurspīdīgs.
Gaismas caurlaidība un absorbcija ir izskaidrots šādi. Kad gaismas stars ar intensitāti I 0 iziet cauri caurspīdīgai videi (vielai), sākotnējās plūsmas intensitāte tiek vājināta un gaismas staram, kas atstāj vidi, būs intensitāte I.< 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.
Absorbcija samazina kopējo stikla caurspīdīgumu, kas bezkrāsainam sodas-kaļķa-silikāta stiklam ir aptuveni 93%. Gaismas absorbcija dažādiem viļņu garumiem ir atšķirīga, tāpēc krāsainiem stikliem ir dažādas krāsas. Stikla krāsa (2. tabula), ko uztver acs, ir saistīta ar tās krītošās gaismas stara daļas krāsu, kas šķērsoja stiklu neabsorbēta.
Pārraides (absorbcijas) indikatori redzamajā spektrālajā apgabalā ir svarīgi kvalitatīvu, signālu un citu krāsu stiklu krāsas novērtēšanai, infrasarkanajā reģionā - stikla kausēšanas un izstrādājumu liešanas tehnoloģiskajiem procesiem (stiklu termiskā caurspīdīgums), ultravioletajā reģionā - par brilles ekspluatācijas īpašībām (no uviol stikla izgatavotajiem izstrādājumiem ir jāpārraida ultravioletie stari, un konteineram ir jāaiztur).
Divkāršā laušana- gaismas stara bifurkācija, ejot cauri optiski anizotropai videi, t.i., videi ar dažādām īpašībām dažādos virzienos (piemēram, lielākā daļa kristālu). Šī parādība rodas tāpēc, ka laušanas koeficients ir atkarīgs no gaismas viļņa elektriskā vektora virziena. Gaismas stars, kas nonāk kristālā, sadalās divos staros - parastajā un neparastajā. Šo staru izplatīšanās ātrums ir atšķirīgs. Divpusējo laušanu mēra ar staru ceļa starpību, nm / cm.
Stikla nevienmērīgi atdzesējot vai karsējot, tajā rodas iekšējie spriegumi, izraisot dubultlaušanu, tas ir, stikls tiek pielīdzināts dubultlaušanas kristālam, piemēram, kvarcam, vizlai, ģipsim. Šo parādību izmanto, lai kontrolētu stikla termiskās apstrādes kvalitāti, galvenokārt atlaidināšanu un rūdīšanu.
Sākumā teiksim dažus vārdus par cietām vielām, šķidrumiem un gāzēm. Cietā vielā molekulas cieši pievelkas viena otrai. Viņi burtiski turējās kopā.
Tāpēc cietām vielām ir ierobežota forma, piemēram, bumba vai kubs. Bet, lai gan molekulas ir ļoti cieši iesaiņotas, tās joprojām nedaudz vibrē ap to vidējo pozīciju (dabā nekas nestāv uz vietas).
Molekulas šķidrumos un gāzēs
Šķidrumos molekulas ir brīvāk savienotas viena ar otru. Viņi slīd un pārvietojas viens pret otru. Tāpēc šķidrumi ir šķidri un aizņem visu trauka tilpumu, kurā tos ielej. Gāzēs molekulas ir pilnīgi nesaistītas viena ar otru. Viņi lido ar lielu ātrumu visos virzienos. Vidējais ūdeņraža molekulas lidojuma ātrums 0 grādu pēc Celsija temperatūrā ir 5600 kilometri stundā. Starp gāzes molekulām ir daudz brīvas vietas. Jūs varat iziet cauri gāzes mākonim un to pat nepamanīt.
Saistītie materiāli:
Kā top Ziemassvētku rotājumi?
Kāpēc gāzes ir caurspīdīgas, bet ne cietas?
Temperatūrai ir izšķiroša nozīme, nosakot, vai konkrētā viela ir cieta, šķidra vai gāzveida. Normālā spiedienā uz zemes virsmas, ja temperatūra ir 0 grādi pēc Celsija un zemāka, ūdens ir cieta viela. Temperatūrā no 0 līdz 100 grādiem pēc Celsija ūdens ir šķidrs. Temperatūrā virs 100 grādiem pēc Celsija ūdens ir gāze. Tvaiki no pannas vienmērīgi izplatās pa visu virtuvi visos virzienos.
Pamatojoties uz iepriekš minēto, pieņemsim, ka var redzēt cauri gāzēm, bet tas nav iespējams caur cietām vielām. Bet dažas cietas vielas, piemēram, stikls, ir tikpat caurspīdīgas kā gaiss. Kā tas darbojas? Lielākā daļa cieto vielu absorbē uz tām krītošo gaismu. Daļa absorbētās gaismas enerģijas tiek tērēta ķermeņa sildīšanai. Lielākā daļa krītošās gaismas tiek atstarota. Tāpēc mēs redzam cietu, bet nevaram redzēt cauri.
Saistītie materiāli:
Kāpēc stikls ir caurspīdīgs?
Stikla molekulas absorbē uz tās krītošos gaismas fotonus. Tajā pašā brīdī stikla molekulas izstaro tos pašus fotonus vienā virzienā. Stikls absorbē fotonus un izstaro tos pašus fotonus tajā pašā virzienā. Tā stikls izrādās caurspīdīgs, proti, patiesībā tas laiž cauri gaismu. Tas pats stāsts notiek ar ūdeni un citiem praktiski bezkrāsainiem šķidrumiem. Lielāko daļu krītošās gaismas pārvadā molekulas. Daži fotoni tiek absorbēti, un to enerģija tiek tērēta šķidruma sildīšanai.
Gāzēs molekulas atrodas lielos attālumos viena no otras. Gaismas stari var iziet cauri gāzes mākonim, savā ceļā nesastopoties ar nevienu molekulu. Tas attiecas uz lielāko daļu saules gaismas fotonu, kas šķērso zemes atmosfēru. Gaisma tiek izkliedēta, kad tā saduras ar gāzes molekulām. Kad balta gaisma saduras ar molekulu, tā sadalās krāsu spektrā. Tāpēc acīmredzot zemes atmosfēras gāzes izskatās zilas. Neskatoties uz to, tie tiek uzskatīti par caurspīdīgiem.
Saistītie materiāli:
Zemes atmosfēras sastāvs, gaisa molekulas lielums
Ja atrodat kļūdu, lūdzu, atlasiet teksta daļu un nospiediet Ctrl + Enter.
- Kas ir Venēcijas stikls un...
- Kāpēc cilvēks žāvājas un kāpēc...
- Kāpēc cilvēks neatpazīst savu...
Bērnībā es reiz jautāju savam tēvam: "Kāpēc stikls ļauj iziet cauri gaismai?" Līdz tam laikam es uzzināju, ka gaisma ir daļiņu straume, ko sauc par fotoniem, un man šķita pārsteidzoši, kā tik maza daļiņa spēj izlidot cauri biezam stiklam. Tēvs atbildēja: "Tāpēc, ka tas ir caurspīdīgs." Es klusēju, jo sapratu, ka "caurspīdīgs" ir tikai sinonīms izteicienam "laiž gaismu cauri", un mans tēvs patiesībā nezina atbildi. Arī skolas mācību grāmatās atbildes nebija, bet es gribētu zināt. Kāpēc stikls ļauj gaismai iziet cauri?
Atbilde
Fiziķi gaismu sauc ne tikai par redzamo gaismu, bet arī par neredzamo infrasarkano starojumu, ultravioleto starojumu, rentgena stariem, gamma starojumu, radioviļņiem. Materiāli, kas ir caurspīdīgi vienai spektra daļai (piemēram, zaļajai gaismai), var būt necaurspīdīgi citām spektra daļām (piemēram, sarkanais stikls nepārlaiž zaļos starus). Parastais stikls nepārlaiž ultravioleto starojumu, un kvarca stikls ir caurspīdīgs pret ultravioleto starojumu. Rentgena stariem caurspīdīgi materiāli ir materiāli, kas vispār nepārlaiž redzamo gaismu. utt.
Gaisma sastāv no daļiņām, ko sauc par fotoniem. Dažādu "krāsu" (frekvenču) fotoni nes dažādas enerģijas daļas.
Fotonus var absorbēt viela, nododot tai enerģiju un sildot (labi zināms ikvienam, kurš sauļojas pludmalē). Gaisma var atstaroties no matērijas, pēc nokļūšanas acīs, tāpēc mēs redzam objektus sev apkārt, un pilnīgā tumsā, kur nav gaismas avotu, mēs neko neredzam. Un gaisma var iziet cauri vielai – un tad mēs sakām, ka šī viela ir caurspīdīga.
Dažādi materiāli dažādās proporcijās absorbē, atstaro un pārraida gaismu un tāpēc atšķiras pēc savām optiskajām īpašībām (tumšāks un gaišāks, dažādas krāsas, spīdums, caurspīdīgums): sodrēji absorbē 95% uz tiem krītošās gaismas, bet pulētais sudraba spogulis atstaro 98% no gaismas. Ir izveidots materiāls, kura pamatā ir oglekļa nanocaurules, kas atstaro tikai 45 tūkstošdaļas no krītošās gaismas.
Rodas jautājumi: kad fotonu absorbē matērija, kad tas tiek atspoguļots un kad tas iziet cauri matērijai? Tagad mūs interesē tikai trešais jautājums, bet pa ceļam mēs atbildēsim uz pirmo.
Gaismas un matērijas mijiedarbība ir fotonu mijiedarbība ar elektroniem. Elektrons var absorbēt fotonu un var emitēt fotonu. Nav fotonu atstarošanas. Fotonu atstarošana ir divpakāpju process: fotona absorbcija un sekojoša tieši tā paša fotona emisija.
Elektroni atomā spēj aizņemt tikai noteiktas orbītas, no kurām katrai ir savs enerģijas līmenis. Katra ķīmiskā elementa atomu raksturo savs enerģijas līmeņu kopums, tas ir, atļautās elektronu orbītas (tas pats attiecas uz molekulām, kristāliem, vielas kondensēto stāvokli: kvēpiem un dimantiem ir vienādi oglekļa atomi, bet Vielu optiskās īpašības ir dažādas; metāli, smalki atstarojošie gaismu, ir caurspīdīgi un pat maina krāsu (zaļš zelts), ja no tiem veido plānas plēves; amorfais stikls nelaiž cauri ultravioleto gaismu, un kristāliskais stikls no tām pašām silīcija oksīda molekulām ir caurspīdīgs. pret ultravioleto starojumu).
Absorbējis noteiktas enerģijas (krāsas) fotonu, elektrons pārvietojas uz augstāku orbītu. Gluži pretēji, izstarojot fotonu, elektrons nonāk zemākā orbītā. Elektroni var absorbēt un izstarot ne visus fotonus, bet tikai tos, kuru enerģija (krāsa) atbilst šī konkrētā atoma enerģijas līmeņu atšķirībai.
Tādējādi tas, kā gaisma izturēsies, saskaroties ar vielu (atspoguļojot, absorbējot, izejot cauri), ir atkarīgs no tā, kādi ir attiecīgās vielas atļautie enerģijas līmeņi un kāda ir fotonu enerģija (tas ir, kādā krāsā ir gaisma, kas krīt uz vielu ).
Lai fotonu absorbētu viens no atoma elektroniem, tam ir jābūt stingri noteiktai enerģijai, kas atbilst jebkuru divu atoma enerģijas līmeņu enerģijas starpībai, pretējā gadījumā tas lidos garām. Stiklā attālums starp atsevišķiem enerģijas līmeņiem ir liels, un nevienam redzamās gaismas fotonam nav atbilstošas enerģijas, ar kuru pietiktu, lai elektrons, absorbējis fotonu, pārlēktu uz augstāku enerģijas līmeni. Tāpēc stikls ļauj iziet cauri redzamās gaismas fotoniem. Bet ultravioletās gaismas fotoniem ir pietiekami daudz enerģijas, tāpēc elektroni absorbē šos fotonus un stikls saglabā ultravioleto gaismu. Silīcija stiklā attālums starp atļautajiem enerģijas līmeņiem (enerģijas sprauga) ir vēl lielāks un tāpēc ne tikai redzamās, bet arī ultravioletās gaismas fotoniem nepietiek enerģijas, lai elektroni tos absorbētu un virzītos uz augšējiem atļautajiem līmeņiem.
Tātad redzamās gaismas fotoni iziet cauri stiklam, jo tiem nav atbilstošas enerģijas, lai pārvietotu elektronus uz augstāku enerģijas līmeni, un tāpēc stikls šķiet caurspīdīgs.
Pievienojot stiklam piemaisījumus ar atšķirīgu enerģijas spektru, to var padarīt krāsainu - stikls absorbēs noteiktu enerģiju fotonus un pārraidīs pārējos redzamās gaismas fotonus.
Bija laiki, kad iedegusi āda tika uzskatīta par zemas izcelsmes pazīmi, un dižciltīgas dāmas centās pasargāt savu seju un rokas no saules stariem, lai saglabātu aristokrātisku bālumu. Vēlāk attieksme pret iedegumu mainījās – tas kļuva par veselīga un veiksmīga cilvēka neaizstājamu atribūtu. Šodien, neskatoties uz notiekošajām debatēm par saules iedarbības priekšrocībām un kaitējumu, bronzas ādas tonis joprojām ir popularitātes virsotnē. Taču ne visiem ir iespēja apmeklēt pludmali vai solāriju, un šajā sakarā daudzi interesējas par to, vai ir iespējams sauļoties caur loga stiklu, sēžot, piemēram, uz stiklotas lodžijas vai saules apsildāmās bēniņos.
Droši vien katrs profesionāls autovadītājs vai vienkārši cilvēks, kurš ilgu laiku pavada pie automašīnas stūres, ir pamanījis, ka rokas un seja laika gaitā kļūst viegli iedegusi. Tas pats attiecas uz biroja darbiniekiem, kuri visu darba maiņu ir spiesti sēdēt pie netraucēta loga. Uz viņu sejām bieži var atrast saules apdeguma pēdas pat ziemā. Un, ja cilvēks nav sauļošanās salonu apmeklētājs un ikdienā nestaigā promenādi pa parkiem, tad šo parādību nevar izskaidrot citādi kā ar iedegumu caur stiklu. Tātad, vai stikls izlaiž ultravioleto gaismu, un vai jūs varat sauļoties pa logu? Izdomāsim.
Sauļošanās būtība
Lai atbildētu uz jautājumu, vai iedegumu var iegūt caur parastu loga stiklu automašīnā vai uz lodžijas, ir precīzi jānoskaidro, kā notiek ādas tumšuma process un kādi faktori to ietekmē. Pirmkārt, jāatzīmē, ka sauļošanās nav nekas vairāk kā ādas aizsargreakcija pret saules starojumu. Ultravioletā starojuma ietekmē epidermas šūnas (melanocīti) sāk ražot vielu melanīnu (tumšo pigmentu), kā rezultātā āda iegūst bronzas nokrāsu. Jo augstāka ir melanīna koncentrācija dermas augšējos slāņos, jo intensīvāks ir iedegums. Tomēr ne visi UV stari izraisa šādu reakciju, bet tikai tie, kas atrodas ļoti šaurā viļņu garuma diapazonā. Ultravioletos starus parasti iedala trīs veidos:
- A stari (garviļņi)- praktiski neaiztur atmosfērā un brīvi sasniedz zemes virsmu. Šāds starojums tiek uzskatīts par drošāko cilvēka ķermenim, jo tas neaktivizē melanīna sintēzi. Viss, ko tas var darīt, ir izraisīt nelielu ādas tumšumu un pēc tam tikai ar ilgstošu iedarbību. Taču ar pārmērīgu insolāciju ar garo viļņu stariem tiek iznīcinātas kolagēna šķiedras un āda tiek dehidrēta, kā rezultātā tā sāk ātrāk novecot. Un dažiem cilvēkiem rodas alerģija pret sauli tieši A staru dēļ. Garo viļņu starojums viegli pārvar logu stikla biezumu un noved pie tapešu, mēbeļu virsmu un paklāju pakāpeniskas izbalēšanas, taču ar tā palīdzību nav iespējams iegūt pilnvērtīgu iedegumu.
- B-stari (vidēji vilnis)- uzkavēties atmosfērā un tikai daļēji sasniegt Zemes virsmu. Šāda veida starojums tieši ietekmē melanīna sintēzi ādas šūnās un veicina ātru iedeguma parādīšanos. Un ar tā intensīvo iedarbību uz ādu rodas dažādas pakāpes apdegumi. B-stari nespēj iekļūt caur parasto logu stiklu.
- C-stari (īsviļņi)- ir milzīgas briesmas visiem dzīvajiem organismiem, taču, par laimi, tos gandrīz pilnībā neitralizē atmosfēra, nesasniedzot Zemes virsmu. Šādu starojumu var sastapt tikai augstu kalnos, taču arī tur tā iedarbība ir ārkārtīgi vāja.
Fiziķi izšķir vēl vienu ultravioletā starojuma veidu - ekstrēmo, par kuru bieži tiek lietots termins "vakuums" tādēļ, ka šāda diapazona viļņus pilnībā absorbē Zemes atmosfēra un tie nenokrīt uz zemes virsmas.
Vai jūs varat iedegties caur stiklu?
Tas, vai jūs varat iegūt iedegumu caur logu stiklu, ir tieši atkarīgs no tā īpašībām. Lieta tāda, ka brilles ir dažāda veida, katru no kurām UV stari ietekmē dažādi. Tādējādi organiskajam stiklam ir augsta caurlaidības spēja, kas ļauj nodrošināt visa saules starojuma spektra caurlaidību. Tas pats attiecas uz kvarca stiklu, ko izmanto sauļošanās lampās un telpu dekontaminācijas ierīcēs. Parastais stikls, ko izmanto dzīvojamās telpās un automašīnās, pārraida tikai gara viļņa A tipa starus, un caur to nav iespējams sauļoties. Cita lieta, ja to nomainīsit pret organisko stiklu. Tad jūs varat sauļoties un baudīt skaistu iedegumu gandrīz visu gadu.
Lai gan dažreiz ir gadījumi, kad cilvēks kādu laiku pavada zem saules stariem, kas iet cauri logam, un pēc tam atklāj vieglu iedegumu uz atklātajām ādas vietām. Protams, viņš ir pilnībā pārliecināts, ka ir apdedzis tieši ar insolāciju caur stiklu. Bet tas tā nav. Šai parādībai ir ļoti vienkāršs izskaidrojums: ēnas maiņa šajā gadījumā notiek, aktivizējoties nelielam pigmenta atlikuma (melanīna) daudzumam, kas atrodas ādas šūnās un veidojas ultravioletā B tipa ietekmē. . Parasti šis "iedegums" ir īslaicīgs, tas ir, tas ātri pazūd. Īsāk sakot, lai iegūtu pilnvērtīgu iedegumu, ir vai nu jāapmeklē solārijs, vai regulāri jāsauļojas, un caur parastu logu vai automašīnas stiklu neizdosies panākt dabiskā ādas toņa maiņu pret tumšāku.
Vai man vajag sevi aizstāvēt?
Tikai tiem cilvēkiem, kuriem ir ļoti jutīga āda un nosliece uz vecuma plankumu parādīšanos, ir jāuztraucas par to, vai ir iespējams iegūt iedegumu caur stiklu. Viņiem ieteicams pastāvīgi izmantot īpašus produktus ar minimālu aizsardzības pakāpi (SPF). Šādu kosmētiku vajadzētu lietot galvenokārt uz sejas, kakla un dekoltē. Tomēr nav vērts pārāk aktīvi sargāties no ultravioletā starojuma, īpaši garo viļņu starojuma, jo saules stari mērenībā ir ļoti noderīgi un pat nepieciešami normālai cilvēka organisma darbībai.
Paskaties ārā pa logu. Ja nēsājat brilles, uzlieciet tās. Paņemiet binokli un neaizmirstiet par palielināmo stiklu. Ko tu redzi? Neatkarīgi no tā, uz ko jūs skatāties, vairāki stikla slāņi netraucēs jūsu redzei. Bet kā tas nākas, ka tik cieta viela ir praktiski neredzama?
Lai to saprastu, jums jāzina stikla struktūra un tā izcelsmes būtība.
Viss sākas ar zemes garozu, kas pārsvarā sastāv no silīcija un skābekļa. Šie elementi reakcijā veido silīcija dioksīdu, kura molekulas ir sakārtotas regulārā kvarca kristāliskā režģī. Jo īpaši smiltis, ko izmanto stikla ražošanai, ir bagātas ar kristālisko kvarcu. Jūs droši vien zināt, ka stikls ir ciets un nesastāv no maziem kvarca gabaliņiem, un tas nav nejaušība.
Pirmkārt, smilšu graudu raupjās malas un kristāla struktūras mikrodefekti atspoguļo un izkliedē krītošo gaismu. Bet, ja kvarcs tiek uzkarsēts līdz augstām temperatūrām, molekulas sāk vairāk vibrēt, kas novedīs pie saiknes pārtraukšanas starp tām. Un pats kristāls pārvērtīsies šķidrumā, tāpat kā ledus pārvēršas ūdenī. Tiesa, ar vienīgo atšķirību: kad tas atkal atdziest kristālā, kvarca molekulas vairs netiks savāktas. Gluži pretēji, molekulām zaudējot enerģiju, pasūtīšanas varbūtība tikai samazinās. Rezultāts ir amorfs ķermenis. Cieta viela ar šķidruma īpašībām, ko raksturo starpkristālisko robežu trūkums. Pateicoties tam, mikroskopiskā līmenī stikls kļūst viendabīgs. Gaisma tagad gandrīz netraucēti iziet cauri materiālam.
Bet tas neizskaidro, kāpēc stikls izlaiž gaismu un neuzsūc to, tāpat kā citas cietas vielas. Atbilde slēpjas mazākajā mērogā, intraatomiskajā. Lai gan daudzi zina, ka atoms sastāv no kodola un elektroniem, kas griežas ap to, cik daudzi zina, ka atoms ir gandrīz ideāls tukšums? Ja atoms būtu futbola stadiona lielumā, kodols būtu zirņa lielumā laukuma centrā, un elektroni būtu sīki smilšu graudiņi kaut kur aizmugurējās rindās. Tādējādi brīvai gaismas caurlaidei vietas ir vairāk nekā pietiekami.
Jautājums nav par to, kāpēc stikls ir caurspīdīgs, bet gan par to, kāpēc citi objekti nav caurspīdīgi. Tas viss ir par enerģijas līmeņiem, kuros elektroni atrodas atomā. Varat tās iedomāties kā dažādas rindas mūsu stadionā. Elektronam ir noteikta vieta vienā no rindām. Tomēr, ja viņam ir pietiekami daudz enerģijas, viņš var pārlēkt uz citu rindu. Dažos gadījumos nepieciešamo enerģiju nodrošinās viena no fotoniem, kas iet cauri atomam, absorbcija. Bet šeit ir āķis. Lai pārnestu elektronu no rindas uz rindu, fotonam ir jābūt stingri noteiktam enerģijas daudzumam, pretējā gadījumā tas lidos garām. Tas notiek ar stiklu. Rindas atrodas tik tālu viena no otras, ka ar redzamās gaismas fotonu enerģiju vienkārši nepietiek, lai starp tām pārvietotu elektronus.
Un ultravioletā spektra fotoniem ir pietiekami daudz enerģijas, tāpēc tie tiek absorbēti, un šeit, lai kā jūs mēģinātu, slēpjoties aiz stikla, jūs neiedegīsit. Gadsimta laikā, kas pagājis kopš stikla ražošanas, cilvēki ir pilnībā novērtējuši tā unikālo īpašību būt gan cietam, gan caurspīdīgam vienlaikus. Sākot ar logiem, kas ielaiž dienas gaismu un pasargā no atmosfēras iedarbības, līdz ierīcēm, kas ļauj ieskatīties tālu kosmosā vai vērot mikroskopiskas pasaules.
Atņemt mūsdienu civilizācijai stiklu, un kas no tā paliks? Savādi, bet mēs reti domājam par to, cik tas ir svarīgi. Iespējams, tas notiek tāpēc, ka stikls, būdams caurspīdīgs, paliek neredzams, un mēs aizmirstam, ka tas tā ir.
Atslēgvārdi: stikla struktūra, stikla izcelsme, Zinātne portālā Eksperiments, zinātniskie raksti
Notiek ielāde...