Sifat optik cermin mata adalah berkaitan dengan ciri ciri interaksi sinar cahaya dengan kaca. Ia adalah sifat optik yang menentukan keindahan dan keaslian pemprosesan hiasan produk kaca.
Pembiasan dan penyebaran mencirikan corak perambatan cahaya dalam sesuatu bahan bergantung kepada strukturnya. Pembiasan cahaya ialah perubahan arah perambatan cahaya apabila ia melalui satu medium ke medium lain, yang berbeza daripada yang pertama dalam nilai kelajuan perambatan.
Dalam Rajah. Rajah 6 menunjukkan laluan rasuk semasa ia melalui plat kaca selari satah. Rasuk kejadian membentuk sudut dengan normal kepada antara muka antara media pada titik kejadian. Jika sinar datang dari udara ke dalam kaca, maka i ialah sudut tuju, r ialah sudut biasan (dalam rajah i>r, kerana dalam udara kelajuan perambatan gelombang cahaya lebih besar daripada dalam kaca, dalam dalam kes ini udara adalah medium optik kurang tumpat daripada kaca).
Pembiasan cahaya dicirikan oleh indeks biasan relatif - nisbah kelajuan cahaya dalam medium dari mana cahaya jatuh pada antara muka kepada kelajuan cahaya dalam medium kedua. Indeks biasan ditentukan daripada hubungan n=sin i/sin r. Indeks biasan relatif tidak mempunyai dimensi, dan untuk media lutsinar kaca udara sentiasa lebih besar daripada perpaduan. Sebagai contoh, indeks biasan relatif (relatif kepada udara): air - 1.33, kaca kristal - 1.6, - 2.47.
nasi. 6. Skema laluan rasuk melalui plat kaca selari satah
nasi. 7. Spektrum prismatik (penyebaran) a - penguraian pancaran cahaya oleh prisma; b- julat warna bahagian yang kelihatan
Penyerakan cahaya ialah pergantungan indeks biasan pada frekuensi cahaya (panjang gelombang). Penyerakan normal dicirikan oleh peningkatan dalam indeks biasan dengan peningkatan frekuensi atau penurunan panjang gelombang.
Disebabkan oleh penyebaran, pancaran cahaya yang melalui prisma kaca membentuk jalur pelangi pada skrin yang dipasang di belakang prisma - spektrum prismatik (dispersi) (Rajah 7a). Dalam spektrum, warna terletak dalam urutan tertentu, bermula dari ungu dan berakhir dengan merah (Rajah 7.6).
Sebab penguraian cahaya (dispersi) adalah pergantungan indeks biasan pada frekuensi cahaya (panjang gelombang): semakin tinggi frekuensi cahaya (panjang gelombang yang lebih pendek), semakin tinggi indeks biasan. Dalam spektrum prismatik, sinar ungu mempunyai frekuensi tertinggi dan panjang gelombang terpendek, dan sinar merah mempunyai frekuensi terendah dan panjang gelombang terpanjang, oleh itu, sinar ungu dibiaskan lebih banyak daripada sinar merah.
Indeks biasan dan penyebaran bergantung pada komposisi kaca, dan indeks biasan juga bergantung pada ketumpatan. Semakin tinggi ketumpatan, semakin tinggi indeks biasan. CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO dan oksida alkali meningkatkan indeks biasan, penambahan SiO 2 mengurangkannya. Penyerakan bertambah dengan pengenalan Sb 2 O 3 dan PbO. CaO dan BaO mempunyai kesan yang lebih kuat pada indeks biasan daripada pada penyebaran. Untuk pengeluaran produk yang sangat artistik dan pinggan mangkuk berkualiti tinggi yang menjalani pengisaran, kaca yang mengandungi sehingga 30% PbO digunakan terutamanya, kerana PbO meningkatkan indeks biasan dan penyebaran dengan ketara.
Pantulan cahaya- fenomena yang diperhatikan apabila cahaya jatuh pada antara muka dua media optik yang tidak serupa dan terdiri daripada pembentukan gelombang pantulan yang merambat dari antara muka ke medium yang sama dari mana gelombang kejadian datang. Pantulan dicirikan oleh pekali pantulan, yang sama dengan nisbah fluks cahaya yang dipantulkan kepada kejadian satu.
Kira-kira 4% cahaya dipantulkan dari permukaan kaca. Kesan pantulan dipertingkatkan dengan kehadiran banyak permukaan yang digilap (ukiran berlian, faceting).
Jika penyelewengan antara muka adalah kecil berbanding dengan panjang gelombang cahaya kejadian, maka pantulan spekular berlaku; jika penyelewengan lebih besar daripada panjang gelombang, pantulan meresap berlaku, di mana cahaya diserakkan oleh permukaan ke semua arah yang mungkin. Pantulan dipanggil selektif jika pantulan tidak sama untuk cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza. Pantulan terpilih menerangkan warna jasad legap.
Penyebaran cahaya- fenomena yang diperhatikan semasa perambatan gelombang cahaya dalam medium dengan ketakhomogenan teragih secara rawak dan terdiri daripada pembentukan gelombang sekunder yang merambat dalam semua arah yang mungkin.
Dalam kaca lutsinar biasa, penyerakan cahaya secara praktikalnya tidak berlaku. Jika permukaan kaca tidak rata (kaca fros) atau ketidakhomogenan (kristal, kemasukan) diedarkan sama rata ke seluruh kaca, maka gelombang cahaya tidak boleh melalui kaca tanpa berselerak dan oleh itu kaca tersebut adalah legap.
Penghantaran dan penyerapan cahaya dijelaskan seperti berikut. Apabila pancaran cahaya berintensiti I 0 melalui medium lutsinar (bahan), keamatan aliran awal menjadi lemah dan pancaran cahaya yang keluar dari medium akan mempunyai keamatan 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.
Penyerapan mengurangkan lutsinar keseluruhan kaca, yang mana untuk kaca soda-limau jernih adalah kira-kira 93%. Penyerapan cahaya adalah berbeza untuk panjang gelombang yang berbeza, itulah sebabnya cermin mata berwarna mempunyai warna yang berbeza. Warna kaca (Jadual 2), yang dapat dilihat oleh mata, ditentukan oleh warna bahagian pancaran cahaya yang melalui kaca yang tidak diserap.
Penunjuk penghantaran (penyerapan) dalam kawasan yang kelihatan spektrum adalah penting untuk menilai warna gred, isyarat dan cermin mata berwarna lain, di kawasan inframerah - untuk proses teknologi kaca lebur dan produk pengacuan (ketelusan terma kaca), dalam ultraviolet - untuk sifat prestasi kaca (produk yang diperbuat daripada kaca uviol mesti menghantar sinar ultraviolet, dan bekas mesti menyekat).
Dwirefringence- pencabangan pancaran cahaya apabila melalui medium optik anisotropik, iaitu medium dengan pelbagai sifat dalam arah yang berbeza (contohnya, kebanyakan kristal). Fenomena ini berlaku kerana indeks biasan bergantung kepada arah vektor elektrik gelombang cahaya. Sinar cahaya yang memasuki kristal terurai kepada dua sinar - biasa dan luar biasa. Kelajuan perambatan sinar ini berbeza. Birefringence diukur dengan perbezaan dalam laluan sinar, nm/cm.
Apabila kaca disejukkan atau dipanaskan secara tidak sekata, tegasan dalaman timbul di dalamnya, menyebabkan birefringence, iaitu kaca disamakan dengan kristal dwirefringen, contohnya kuarza, mika, gipsum. Fenomena ini digunakan untuk kawalan kualiti rawatan haba kaca, terutamanya penyepuhlindapan dan pembajaan.
Sebagai permulaan, mari kita sebutkan beberapa perkataan tentang pepejal, cecair dan gas. Dalam pepejal, molekul-molekul tertarik antara satu sama lain. Mereka benar-benar melekat bersama.
sebab tu pepejal mempunyai bentuk terhingga, seperti bola atau kubus. Tetapi walaupun molekul dibungkus dengan sangat ketat, ia masih bergetar sedikit di sekitar kedudukan puratanya (tiada apa-apa dalam alam semula jadi yang berdiri diam).
Molekul dalam cecair dan gas
Dalam cecair, molekul disambungkan antara satu sama lain dengan lebih longgar. Mereka meluncur dan beralih secara relatif antara satu sama lain. Oleh itu, cecair adalah cecair dan menduduki keseluruhan isipadu vesel di mana ia dituangkan. Dalam gas, molekul-molekul sama sekali tidak berkaitan antara satu sama lain. Mereka terbang dengan kelajuan tinggi ke semua arah. Purata kelajuan penerbangan molekul hidrogen pada suhu 0 darjah Celsius ialah 5600 kilometer sejam. Terdapat banyak ruang kosong antara molekul gas. Anda boleh berjalan melalui awan gas dan tidak menyedarinya.
Bahan berkaitan:
Bagaimanakah hiasan pokok Krismas dibuat?
Mengapakah gas telus tetapi pepejal tidak?
Suhu memainkan peranan yang menentukan sama ada sesuatu bahan itu pepejal, cecair atau gas. Pada tekanan biasa Di permukaan bumi pada suhu 0 darjah Celsius dan ke bawah, air adalah pepejal. Pada suhu antara 0 dan 100 darjah Celsius, air adalah cecair. Pada suhu melebihi 100 darjah Celsius, air adalah gas. Kukus dari kuali merebak ke seluruh dapur secara merata ke semua arah.
Berdasarkan perkara di atas, mari kita anggap bahawa adalah mungkin untuk melihat melalui gas, tetapi ini adalah mustahil melalui pepejal. Tetapi sesetengah pepejal, seperti kaca, adalah telus seperti udara. Bagaimana ini berfungsi? Kebanyakan pepejal menyerap cahaya yang jatuh ke atasnya. Sebahagian daripada tenaga cahaya yang diserap digunakan untuk memanaskan badan. Kebanyakan cahaya kejadian dipantulkan. Oleh itu, kita melihat badan yang kukuh, tetapi tidak dapat melihat melaluinya.
Bahan berkaitan:
Mengapa kaca telus?
Molekul kaca menyerap foton cahaya yang jatuh ke atasnya. Pada masa yang sama, molekul kaca mengeluarkan foton yang sama dalam arah yang sama. Kaca menyerap foton dan memancarkan foton yang sama ke arah yang sama. Beginilah cara kaca berubah menjadi lutsinar, iaitu, ia sebenarnya menghantar cahaya. Dengan air dan lain-lain secara praktikal cecair tidak berwarna kisah yang sama berlaku. Kebanyakan cahaya kejadian dibawa oleh molekul. Beberapa foton diserap dan tenaganya digunakan untuk memanaskan cecair.
Dalam gas, molekul terletak pada jarak yang jauh antara satu sama lain. Sinar cahaya boleh melalui awan gas tanpa menemui satu molekul di sepanjang jalan. Ini berlaku dengan kebanyakan foton. cahaya matahari melalui atmosfera bumi. Cahaya bertaburan apabila ia berlanggar dengan molekul gas. Apabila cahaya putih berlanggar dengan molekul, ia berpecah kepada spektrum warna. Oleh itu, nampaknya, gas atmosfera bumi nampak biru. Walaupun begitu, mereka dianggap telus.
Bahan berkaitan:
Komposisi atmosfera bumi, saiz molekul udara
Jika anda mendapati ralat, sila serlahkan sekeping teks dan klik Ctrl+Enter.
- Apakah itu kaca Venice dan...
- Mengapa seseorang menguap dan mengapa...
- Mengapa seseorang tidak mengenali dirinya...
Semasa kecil, saya pernah bertanya kepada bapa saya, "Mengapa kaca membenarkan cahaya melaluinya?" Pada masa itu saya telah mengetahui bahawa cahaya adalah aliran zarah yang dipanggil foton, dan ia kelihatan menakjubkan kepada saya bagaimana zarah sekecil itu boleh terbang melalui kaca tebal. Bapa menjawab: "Kerana ia telus." Saya berdiam diri, kerana saya faham bahawa "telus" hanyalah sinonim untuk ungkapan "memancarkan cahaya," dan ayah saya tidak tahu jawapannya. Tidak ada jawapan dalam buku teks sekolah juga, tetapi saya ingin tahu. Mengapa kaca menghantar cahaya?
Jawab
Ahli fizik memanggil cahaya bukan sahaja cahaya kelihatan, tetapi juga sinaran inframerah tidak kelihatan, sinaran ultraungu, sinar-X, sinaran gamma, dan gelombang radio. Bahan yang lutsinar kepada satu bahagian spektrum (contohnya, lampu hijau), mungkin legap ke bahagian lain spektrum (kaca merah, sebagai contoh, tidak menghantar sinar hijau). Kaca biasa tidak menghantar sinaran ultraungu, tetapi kaca kuarza telus kepada sinaran ultraungu. Bahan yang tidak menghantar cahaya nampak sama sekali adalah lutsinar kepada sinar-X. dll.
Cahaya terdiri daripada zarah yang dipanggil foton. Foton yang berbeza "warna" (frekuensi) membawa bahagian tenaga yang berbeza.
Foton boleh diserap oleh jirim, memindahkan tenaga dan memanaskannya (seperti yang diketahui oleh sesiapa sahaja yang telah berjemur di pantai). Cahaya boleh dipantulkan dari bahan, kemudian memasuki mata kita, jadi kita melihat objek di sekeliling kita, tetapi dalam kegelapan yang lengkap, di mana tidak ada sumber cahaya, kita tidak melihat apa-apa. Dan cahaya boleh melalui bahan - dan kemudian kita mengatakan bahawa bahan ini adalah telus.
Bahan yang berbeza menyerap, memantulkan dan menghantar cahaya dalam perkadaran yang berbeza dan oleh itu berbeza dalam sifat optiknya (lebih gelap dan lebih ringan, warna yang berbeza, kilauan, ketelusan): jelaga menyerap 95% cahaya yang jatuh padanya, dan cermin perak yang digilap memantulkan 98% cahaya. Bahan berasaskan tiub nano karbon telah dicipta yang memantulkan hanya 45 perseribu peratus cahaya kejadian.
Soalan timbul: bila foton diserap oleh bahan, bila ia dipantulkan, dan bilakah ia melalui bahan? Kami kini hanya berminat dengan soalan ketiga, tetapi sepanjang jalan kami akan menjawab soalan pertama.
Interaksi cahaya dan jirim ialah interaksi foton dengan elektron. Elektron boleh menyerap foton dan boleh mengeluarkan foton. Tiada pantulan foton. Pantulan foton ialah proses dua langkah: penyerapan foton dan pelepasan foton yang sama.
Elektron dalam atom hanya mampu menduduki orbit tertentu sahaja, setiap satunya mempunyai tahap tenaga sendiri. Atom setiap orang unsur kimia dicirikan oleh set tahap tenaganya, iaitu, orbit elektron yang dibenarkan (yang sama berlaku untuk molekul, kristal, keadaan pekat jirim: jelaga dan berlian mempunyai atom karbon yang sama, tetapi sifat optik bahan adalah berbeza; logam yang sempurna memantulkan cahaya adalah telus dan juga berubah warna (emas hijau) jika filem nipis dibuat daripadanya; kaca amorf tidak menghantar sinaran ultraungu, dan kaca kristal yang diperbuat daripada molekul silikon oksida yang sama telus kepada sinaran ultraungu).
Setelah menyerap foton tenaga tertentu (warna), elektron bergerak ke orbit yang lebih tinggi. Sebaliknya, setelah memancarkan foton, elektron bergerak ke orbit yang lebih rendah. Elektron boleh menyerap dan mengeluarkan bukan sebarang foton, tetapi hanya mereka yang tenaganya (warna) sepadan dengan perbezaan tahap tenaga atom tertentu.
Oleh itu, cara cahaya bertindak apabila ia bertemu dengan bahan (dipantulkan, diserap, dilalui) bergantung pada tahap tenaga yang dibenarkan bagi bahan itu dan apakah tenaga yang dimiliki oleh foton (iaitu, warna kejadian cahaya pada bahan itu).
Agar foton dapat diserap oleh salah satu elektron dalam atom, ia mesti mempunyai tenaga yang ditetapkan dengan ketat, sepadan dengan perbezaan tenaga mana-mana dua tahap tenaga atom, jika tidak, ia akan terbang. Dalam kaca, jarak antara tahap tenaga individu adalah besar, dan tidak ada satu foton cahaya kelihatan yang mempunyai tenaga yang sepadan, yang cukup untuk elektron, setelah menyerap foton, untuk melompat ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Oleh itu, kaca menghantar foton cahaya yang boleh dilihat. Tetapi foton cahaya ultraviolet mempunyai tenaga yang mencukupi, jadi elektron menyerap foton dan kaca ini menghalang sinaran ultraviolet. Dalam kaca kuarza, jarak antara tahap tenaga yang dibenarkan (jurang tenaga) adalah lebih besar dan oleh itu foton bukan sahaja boleh dilihat, tetapi juga cahaya ultraviolet tidak mempunyai tenaga yang mencukupi untuk elektron menyerapnya dan bergerak ke tahap yang dibenarkan atas.
Jadi, foton cahaya nampak terbang melalui kaca kerana mereka tidak mempunyai tenaga yang sesuai untuk mendorong elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi, dan oleh itu kaca kelihatan telus.
Dengan menambah kekotoran yang mempunyai spektrum tenaga yang berbeza kepada kaca, ia boleh dibuat berwarna - kaca akan menyerap foton tenaga tertentu dan menghantar foton cahaya boleh dilihat yang lain.
Ada kalanya kulit sawo matang dianggap sebagai tanda kelahiran rendah, dan wanita mulia cuba melindungi muka dan tangan mereka daripada sinaran matahari untuk mengekalkan pucat bangsawan mereka. Kemudian, sikap terhadap penyamakan berubah - ia menjadi sifat yang sangat diperlukan untuk sihat dan orang yang berjaya. Hari ini, walaupun terdapat kontroversi yang berterusan mengenai faedah dan kemudaratan pendedahan matahari, warna kulit gangsa masih berada di puncak populariti. Tetapi tidak semua orang mempunyai peluang untuk melawat pantai atau solarium, dan dalam hal ini, ramai yang berminat sama ada mungkin untuk berjemur melalui kaca tingkap, duduk, sebagai contoh, di loggia atau loteng berkaca yang dipanaskan matahari.
Mungkin setiap pemandu profesional atau hanya seorang yang memandu masa yang lama semasa memandu kereta, dia perasan tangan dan mukanya menjadi sawo matang lama kelamaan. Perkara yang sama berlaku kepada pekerja pejabat yang terpaksa duduk di tingkap yang tidak bertirai untuk keseluruhan syif kerja. Anda selalunya boleh menemui kesan penyamakan pada wajah mereka walaupun pada musim sejuk. Dan jika seseorang tidak biasa di solarium dan tidak bersiar-siar setiap hari melalui taman, maka fenomena ini tidak dapat dijelaskan selain daripada penyamakan melalui kaca. Jadi adakah kaca membenarkan cahaya ultraungu melaluinya dan adakah mungkin untuk menyamak melalui tingkap? Mari kita fikirkan.
Sifat penyamakan
Untuk menjawab soalan sama ada mungkin untuk mendapatkan tan melalui kaca tingkap biasa di dalam kereta atau di loggia, anda perlu memahami dengan tepat bagaimana proses gelap berlaku kulit dan apakah faktor yang mempengaruhinya. Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa penyamakan tidak lebih daripada tindak balas perlindungan kulit terhadap sinaran matahari. Di bawah pengaruh cahaya ultraviolet, sel epidermis (melanosit) mula menghasilkan bahan melanin (pigmen gelap), yang menyebabkan kulit memperoleh warna gangsa. Semakin tinggi kepekatan melanin dalam lapisan atas dermis, semakin sengit tan. Walau bagaimanapun, tindak balas ini tidak disebabkan oleh semua sinaran UV, tetapi hanya mereka yang terletak dalam julat panjang gelombang yang sangat sempit. Sinaran ultraungu secara bersyarat dibahagikan kepada tiga jenis:
- A-ray (gelombang panjang)- boleh dikatakan tidak dikekalkan oleh atmosfera dan mencapai permukaan bumi tanpa halangan. Sinaran jenis ini dianggap paling selamat untuk badan manusia, kerana ia tidak mengaktifkan sintesis melanin. Apa yang boleh dilakukan ialah menyebabkan sedikit kegelapan pada kulit, dan kemudian hanya dengan pendedahan yang berpanjangan. Walau bagaimanapun, dengan insolasi yang berlebihan oleh sinaran gelombang panjang, gentian kolagen dimusnahkan dan kulit mengalami dehidrasi, akibatnya ia mula menua dengan lebih cepat. Dan sesetengah orang mengalami alahan kepada matahari dengan tepat kerana sinaran A. Sinaran gelombang panjang dengan mudah mengatasi ketebalan kaca tingkap dan membawa kepada pudar secara beransur-ansur kertas dinding, permukaan perabot dan permaidani, tetapi adalah mustahil untuk mendapatkan tan penuh dengan bantuannya.
- B-ray (gelombang sederhana)- berlama-lama di atmosfera dan hanya sebahagiannya mencapai permukaan Bumi. jenis ini sinaran mempunyai kesan langsung pada sintesis melanin dalam sel kulit dan menyumbang kepada penampilan tan cepat. Dan dengan kesannya yang kuat pada kulit, luka bakar dalam pelbagai peringkat berlaku. B-ray tidak boleh menembusi melalui kaca tingkap biasa.
- C-ray (gelombang pendek)- menimbulkan bahaya besar kepada semua organisma hidup, tetapi, mujurlah, mereka hampir dinetralkan sepenuhnya oleh atmosfera, tanpa sampai ke permukaan Bumi. Anda hanya boleh menemui sinaran sebegitu tinggi di pergunungan, tetapi di sana kesannya amat lemah.
Ahli fizik mengenal pasti satu lagi jenis sinaran ultraviolet - melampau, yang mana istilah "vakum" sering digunakan kerana fakta bahawa gelombang dalam julat ini diserap sepenuhnya oleh atmosfera Bumi dan tidak sampai ke permukaan bumi.
Bolehkah anda menyamak melalui kaca?
Sama ada anda boleh mendapatkan tan melalui kaca tingkap atau tidak secara langsung bergantung pada sifat yang dimilikinya. Hakikatnya kaca boleh jenis yang berbeza, setiap satunya dipengaruhi secara berbeza oleh sinaran UV. Oleh itu, kaca organik mempunyai nilai yang tinggi daya pengeluaran, yang membolehkan laluan keseluruhan spektrum sinaran suria. Perkara yang sama berlaku untuk kaca kuarza, yang digunakan dalam lampu solarium dan dalam peranti untuk membasmi kuman bilik. Kaca biasa, yang digunakan di premis kediaman dan kereta, memancarkan sinar gelombang panjang jenis A secara eksklusif, dan adalah mustahil untuk terkena sinar matahari melaluinya. Perkara lain jika anda menggantikannya dengan plexiglass. Kemudian anda boleh berjemur dan menikmati sawo matang hampir sepanjang tahun.
Walaupun kadang-kadang terdapat kes apabila seseorang meluangkan sedikit masa di bawah sinaran matahari melalui tingkap, dan kemudian mendapati warna sawo matang di kawasan terbuka kulit. Sudah tentu, dia yakin sepenuhnya bahawa dia telah disamak dengan tepat oleh insolasi melalui kaca. Tetapi ini tidak sepenuhnya benar. Terdapat penjelasan yang sangat mudah fenomena ini: perubahan dalam naungan dalam kes ini berlaku akibat pengaktifan sejumlah kecil sisa pigmen (melanin) yang dihasilkan di bawah pengaruh ultraviolet jenis B, yang terletak di dalam sel kulit. Sebagai peraturan, "tan" seperti itu adalah sementara, iaitu, ia cepat hilang. Pendek kata, untuk mendapatkan kulit sawo matang sepenuhnya, anda perlu melawat solarium atau kerap berjemur, dan tidak mungkin untuk menukar warna kulit semula jadi ke arah yang lebih gelap melalui tingkap biasa atau kaca kereta.
Adakah anda perlu mempertahankan diri anda?
Bimbang sama ada anda boleh menyamak melalui kaca seharusnya hanya untuk mereka yang mempunyai sangat kulit sensitif dan kecenderungan kepada kejadian tompok umur. Adalah disyorkan untuk menggunakannya secara berterusan dengan cara khas dengan tahap perlindungan minimum (SPF). Kosmetik sedemikian hendaklah digunakan terutamanya pada muka, leher dan décolleté. Walau bagaimanapun, anda tidak seharusnya melindungi diri anda terlalu aktif daripada sinaran ultraungu, terutamanya sinaran gelombang panjang, kerana sinaran matahari dalam jumlah sederhana sangat berguna malah perlu untuk berfungsi normal badan manusia.
Tengok keluar tingkap. Jika anda memakai cermin mata, pakailah. Ambil teropong dan jangan lupa kaca pembesar. Apa yang anda nampak? Tidak kira apa yang anda lihat, banyak lapisan kaca tidak akan mengganggu penglihatan anda. Tetapi bagaimanakah bahan pepejal itu boleh dikatakan tidak kelihatan?
Untuk memahami perkara ini, anda perlu mengetahui struktur kaca dan sifat asalnya.
Semuanya bermula dengan kerak bumi, kebanyakannya terdiri daripada silikon dan oksigen. Unsur-unsur ini bertindak balas untuk membentuk silikon dioksida, yang molekulnya tersusun dalam kekisi kristal kuarza biasa. Pasir yang digunakan untuk membuat kaca amat kaya dengan kuarza kristal. Anda mungkin tahu bahawa kaca adalah pepejal dan tidak terdiri daripada kepingan kecil kuarza sama sekali, dan ini bukan tanpa sebab.
Pertama, tepi kasar butiran pasir dan kecacatan mikro dalam struktur kristal memantulkan dan menyerakkan cahaya yang jatuh ke atasnya. Tetapi jika anda memanaskan kuarza ke suhu tinggi, molekul akan mula bergetar dengan lebih kuat, yang akan menyebabkan terputusnya ikatan antara mereka. Dan kristal itu sendiri akan bertukar menjadi cecair, sama seperti ais bertukar menjadi air. Benar, dengan satu-satunya perbezaan: apabila ia menyejuk kembali ke dalam kristal, molekul kuarza tidak akan berkumpul lagi. Sebaliknya, apabila molekul kehilangan tenaga, kemungkinan pesanan hanya berkurangan. Hasilnya ialah badan amorf. Pepejal dengan sifat cecair, yang dicirikan oleh ketiadaan sempadan antara kristal. Terima kasih kepada ini, kaca menjadi homogen pada tahap mikroskopik. Sekarang cahaya melalui bahan hampir tanpa halangan.
Tetapi ini tidak menjelaskan mengapa kaca menghantar cahaya dan tidak menyerapnya, seperti pepejal lain. Jawapannya terletak pada skala terkecil, intra-atom. Walaupun ramai orang tahu bahawa atom terdiri daripada nukleus dan elektron yang beredar di sekelilingnya, berapa ramai orang yang tahu bahawa atom itu hampir kosong sempurna? Jika atom adalah sebesar stadium bola sepak, nukleus akan sebesar kacang di tengah lapangan, dan elektron akan menjadi butiran pasir kecil di suatu tempat di baris belakang. Oleh itu, terdapat lebih daripada ruang yang cukup untuk laluan bebas cahaya.
Persoalannya bukan mengapa kaca lutsinar, tetapi mengapa objek lain tidak lutsinar. Ini semua tentang tahap tenaga di mana elektron terletak dalam atom. Anda boleh bayangkan mereka sebagai barisan yang berbeza di stadium kami. Elektron mempunyai tempat tertentu pada salah satu baris. Walau bagaimanapun, jika dia mempunyai tenaga yang mencukupi, dia boleh melompat ke barisan lain. Dalam sesetengah kes, penyerapan salah satu foton yang melalui atom akan memberikan tenaga yang diperlukan. Tetapi ada tangkapan. Untuk memindahkan elektron dari baris ke baris, foton mesti mempunyai jumlah tenaga yang ditentukan dengan ketat, jika tidak, ia akan terbang. Inilah yang berlaku dengan kaca. Baris-barisnya sangat jauh sehingga tenaga foton cahaya yang kelihatan tidak mencukupi untuk menggerakkan elektron di antara mereka.
Dan foton dalam spektrum ultraungu mempunyai tenaga yang mencukupi, jadi ia diserap, dan tidak kira betapa sukarnya anda mencuba, bersembunyi di sebalik kaca, anda tidak akan mendapat sawo matang. Sepanjang abad yang telah berlalu sejak kaca dihasilkan, orang ramai menghargainya sepenuhnya. harta yang unik menjadi kukuh dan telus. Dari tingkap membenarkan masuk siang hari, dan melindungi daripada unsur-unsur, kepada peranti yang membolehkan anda melihat jauh ke angkasa, atau memerhati dunia mikroskopik.
Lucutkan tamadun moden kaca, dan apa yang akan kekal daripadanya? Anehnya, kita jarang memikirkan betapa pentingnya ia. Ini mungkin berlaku kerana, sebagai lutsinar, kaca kekal tidak kelihatan, dan kita lupa bahawa ia ada di sana.
Kata kunci: struktur kaca, asal kaca, Sains pada portal Eksperimen, artikel saintifik
Memuatkan...