Sifat optik cermin mata dikaitkan dengan ciri khas interaksi sinar cahaya dengan kaca. Sifat optik inilah yang menentukan keindahan dan keaslian pemprosesan hiasan barang kaca.
Pembiakan dan penyebaran mencirikan keteraturan penyebaran cahaya dalam suatu bahan, bergantung pada strukturnya. Refraksi cahaya adalah perubahan arah penyebaran cahaya semasa peralihannya dari satu medium ke medium yang lain, yang berbeza dari yang pertama dalam nilai kecepatan perambatan.
Dalam rajah. 6 menunjukkan jalan balok ketika melewati plat kaca selari satah. Sinar kejadian membuat sudut dengan normal ke antara muka pada titik kejadian. Sekiranya pancaran berpindah dari udara ke kaca, maka i adalah sudut tuju, r adalah sudut pembiasan (dalam rajah, i> r, kerana di udara kecepatan perambatan gelombang cahaya lebih tinggi daripada di kaca, dalam hal ini udara adalah medium optik yang kurang padat daripada kaca).
Pembiasan cahaya dicirikan oleh indeks biasan relatif - nisbah kelajuan cahaya dalam medium dari mana cahaya jatuh pada antara muka dengan kelajuan cahaya pada medium kedua. Indeks biasan ditentukan dari nisbah n = sin i / sin r. Indeks bias relatif tidak mempunyai dimensi, dan untuk media lutsinar, kaca udara selalu lebih besar daripada kesatuan. Contohnya, indeks biasan relatif (berkaitan dengan udara): air - 1.33, kaca kristal - 1.6, - 2.47.
Nasi. 6. Diagram rasuk yang melalui plat kaca selari satah
Nasi. 7. Spektrum prisma (penyebaran) a - penguraian pancaran cahaya oleh prisma; b - julat warna bahagian yang kelihatan
Penyebaran cahaya adalah pergantungan indeks biasan pada frekuensi cahaya (panjang gelombang). Penyebaran normal dicirikan oleh peningkatan indeks biasan dengan peningkatan frekuensi atau penurunan panjang gelombang.
Kerana penyebaran, seberkas cahaya yang melewati prisma kaca membentuk jalur pelangi di skrin yang dipasang di belakang prisma - spektrum prisma (penyebaran) (Gamb. 7, a). Dalam spektrum, warna disusun dalam urutan tertentu, mulai dari ungu hingga merah (Gambar 7.6).
Sebab penguraian cahaya (penyebaran) adalah pergantungan indeks biasan pada frekuensi cahaya (panjang gelombang): semakin tinggi frekuensi cahaya (panjang gelombang yang lebih pendek), semakin tinggi indeks biasan. Dalam spektrum prisma, sinar violet mempunyai frekuensi tertinggi dan panjang gelombang terendah, dan sinar merah mempunyai frekuensi dan panjang gelombang terendah, oleh itu, sinar violet dibiaskan lebih banyak daripada yang merah.
Indeks bias dan penyebaran bergantung pada komposisi kaca, dan indeks biasan juga bergantung pada ketumpatannya. Semakin tinggi ketumpatan, semakin tinggi indeks biasan. Oksida CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO dan oksida alkali meningkatkan indeks biasan, penambahan SiO 2 menurunkannya. Penyebaran meningkat dengan pengenalan Sb 2 O 3 dan PbO. CaO dan BaO mempunyai kesan yang lebih kuat pada indeks biasan daripada pada penyebaran. Kacamata yang mengandungi hingga 30% PbO terutama digunakan untuk pembuatan produk yang sangat artistik, barang kaca berkualiti tinggi yang mengalami pengisaran, kerana PbO secara signifikan meningkatkan indeks bias dan penyebarannya.
Pantulan cahaya- fenomena yang diperhatikan ketika cahaya jatuh di antara muka dua media yang tidak serupa optik dan terdiri dalam pembentukan gelombang pantulan yang merambat dari antara muka ke medium yang sama dari mana gelombang kejadian itu datang. Pantulan dicirikan oleh pekali pantulan, yang sama dengan nisbah fluks cahaya yang dipantulkan dengan yang berlaku.
Kira-kira 4% cahaya dipantulkan dari permukaan kaca. Kesan reflektif ditingkatkan dengan adanya banyak permukaan yang digilap (benang berlian, muka).
Sekiranya penyimpangan antara muka kecil berbanding dengan panjang gelombang cahaya kejadian, maka pantulan spekular berlaku, jika penyimpangan lebih besar daripada panjang gelombang - pantulan meresap, di mana cahaya tersebar oleh permukaan ke semua arah yang mungkin. Pantulan disebut selektif jika pantulan tidak sama untuk cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza. Pantulan selektif menerangkan warna badan legap.
Penyerakan cahaya- fenomena yang diperhatikan semasa penyebaran gelombang cahaya dalam medium dengan inhomogenitas yang diedarkan secara rawak dan terdiri dalam pembentukan gelombang sekunder yang merambat ke semua arah yang mungkin.
Dalam kaca lutsinar biasa, praktikalnya tidak ada penyerakan cahaya. Sekiranya permukaan gelas tidak rata (kaca buram) atau tidak homogen (kristal, kemasukan) disebarkan secara merata dalam ketebalan kaca, maka gelombang cahaya tidak dapat melewati kaca tanpa berselerak dan oleh itu kaca seperti itu legap.
Penghantaran dan penyerapan cahaya dijelaskan seperti berikut. Apabila pancaran cahaya dengan intensiti I 0 melewati medium lutsinar (zat), intensiti fluks awal menjadi lemah dan pancaran cahaya yang meninggalkan medium akan mempunyai intensiti 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 ketelusan keseluruhan kaca, iaitu kira-kira 93% untuk kaca soda-kapur-silikat tanpa warna. Penyerapan cahaya berbeza untuk panjang gelombang yang berbeza, jadi gelas berwarna mempunyai warna yang berbeza. Warna kaca (Jadual 2), yang dapat dilihat oleh mata, ditentukan oleh warna bahagian pancaran cahaya yang melewati kaca yang tidak diserap.
Petunjuk penghantaran (penyerapan) di kawasan spektrum yang kelihatan penting untuk menilai warna berkualiti tinggi, isyarat dan gelas berwarna lain, di kawasan inframerah - untuk proses teknologi peleburan dan pencetakan kaca produk (ketelusan termal kaca), di kawasan ultraviolet - untuk sifat operasi kacamata (produk yang terbuat dari kaca uviol mesti memancarkan sinar ultraviolet, dan bekas mesti ditahan).
Kesalahan Bire- penyebaran pancaran cahaya ketika melalui medium anisotropik optik, iaitu medium dengan sifat yang berlainan dalam arah yang berbeza (contohnya, kebanyakan kristal). Fenomena ini berlaku kerana indeks biasan bergantung pada arah vektor elektrik gelombang cahaya. Sinar cahaya yang memasuki kristal diuraikan menjadi dua sinar - biasa dan luar biasa. Kelajuan penyebaran sinar ini berbeza. Birefringence diukur dengan perbezaan jalur sinar, nm / cm.
Dengan penyejukan atau pemanasan kaca yang tidak rata, tekanan dalaman timbul di dalamnya, menyebabkan birefringence, iaitu kaca disamakan dengan kristal birefringent, misalnya, kuarza, mika, gipsum. Fenomena ini digunakan untuk mengawal kualiti perlakuan panas kaca, terutamanya penyepuhlindapan dan pembajaan.
Sebagai permulaan, katakan beberapa perkataan mengenai pepejal, cecair dan gas. Dalam pepejal, molekul saling menarik antara satu sama lain. Mereka benar-benar bersatu.
Inilah sebabnya mengapa pepejal mempunyai bentuk yang terbatas, seperti bola atau kubus. Tetapi walaupun molekul dikemas dengan sangat ketat, molekul masih bergetar sedikit di sekitar kedudukan tengahnya (tidak ada apa-apa di alam semula jadi).
Molekul dalam cecair dan gas
Dalam cecair, molekul lebih bebas berhubung antara satu sama lain. Mereka meluncur dan bergerak relatif antara satu sama lain. Oleh itu, cecair adalah cecair dan menempati seluruh isipadu kapal ke mana ia dicurahkan. Dalam gas, molekul sama sekali tidak berkaitan antara satu sama lain. Mereka terbang dengan kelajuan tinggi ke semua arah. Kelajuan penerbangan purata molekul hidrogen pada suhu 0 darjah Celsius ialah 5600 kilometer sejam. Terdapat banyak ruang kosong antara molekul gas. Anda boleh melalui awan gas dan tidak menyedarinya.
Bahan berkaitan:
Bagaimana mainan Krismas dibuat?
Mengapa gas telus tetapi bukan pepejal?
Suhu memainkan peranan yang menentukan sama ada bahan yang diberikan itu pepejal, cair, atau gas. Di bawah tekanan normal di permukaan bumi pada suhu 0 darjah Celsius ke bawah, air adalah pepejal. Pada suhu antara 0 hingga 100 darjah Celsius, air cair. Pada suhu melebihi 100 darjah Celsius, air adalah gas. Kukus dari kuali menyebar secara merata ke seluruh dapur ke semua arah.
Berdasarkan perkara di atas, mari kita anggap bahawa seseorang dapat melihat melalui gas, tetapi mustahil melalui pepejal. Tetapi beberapa pepejal, seperti kaca, telus seperti udara. Bagaimanakah ia berfungsi? Sebilangan besar pepejal menyerap cahaya pada mereka. Sebahagian daripada tenaga cahaya yang diserap dihabiskan untuk memanaskan badan. Sebilangan besar cahaya kejadian dipantulkan. Oleh itu, kita melihat yang kukuh, tetapi kita tidak dapat melihatnya.
Bahan berkaitan:
Mengapa kaca telus?
Molekul kaca menyerap foton cahaya yang jatuh di atasnya. Pada masa yang sama, molekul kaca memancarkan foton yang sama ke arah yang sama. Kaca menyerap foton dan mengeluarkan foton yang sama ke arah yang sama. Ini adalah bagaimana kaca berubah menjadi telus, yang sebenarnya menyebarkan cahaya. Kisah yang sama berlaku dengan air dan cecair lain yang hampir tidak berwarna. Sebilangan besar cahaya kejadian dibawa oleh molekul. Sebilangan foton diserap dan tenaga mereka dihabiskan untuk memanaskan cecair.
Dalam gas, molekul berada pada jarak yang sangat jauh antara satu sama lain. Sinar cahaya dapat melalui awan gas tanpa menemui satu molekul dalam perjalanan mereka. Ini berlaku dengan sebahagian besar foton cahaya matahari yang melewati atmosfer bumi. Cahaya tersebar ketika bertabrakan dengan molekul gas. Apabila cahaya putih bertabrakan dengan molekul, ia berpecah menjadi spektrum warna. Oleh itu, nampaknya, gas atmosfera kelihatan biru. Walaupun begitu, mereka dianggap telus.
Bahan berkaitan:
Komposisi atmosfera Bumi, ukuran molekul udara
Sekiranya anda menemui ralat, pilih sekeping teks dan tekan Ctrl + Enter.
- Apa itu kaca Venetian dan ...
- Mengapa seseorang menguap dan mengapa ...
- Mengapa seseorang tidak mengenali ...
Semasa kecil, saya pernah bertanya kepada ayah saya, "Mengapa kaca membenarkan cahaya masuk?" Pada masa itu saya telah mengetahui bahawa cahaya adalah aliran zarah-zarah yang disebut foton, dan nampaknya saya mengagumkan bagaimana sebilangan kecil zarah itu dapat terbang melalui kaca tebal. Si ayah menjawab: "Kerana telus." Saya terus berdiam diri, kerana saya faham bahawa "telus" hanyalah sinonim untuk ungkapan "membiarkan cahaya melalui," dan ayah saya sebenarnya tidak tahu jawapannya. Tidak ada jawapan dalam buku teks sekolah, tetapi saya ingin tahu. Mengapa kaca membenarkan cahaya masuk?
Jawapan
Ahli fizik memanggil cahaya bukan hanya cahaya yang dapat dilihat, tetapi juga radiasi inframerah yang tidak dapat dilihat, sinaran ultraviolet, sinar-X, sinaran gamma, gelombang radio. Bahan yang telus ke satu bahagian spektrum (misalnya, ke cahaya hijau) mungkin legap ke bahagian lain dari spektrum (kaca merah, misalnya, tidak menyebarkan sinar hijau). Kaca biasa tidak menyebarkan sinaran ultraviolet, dan kaca kuarza telus kepada sinaran ultraviolet. Untuk sinar-X, bahan lutsinar adalah bahan yang sama sekali tidak memancarkan cahaya yang dapat dilihat. Dan lain-lain.
Cahaya terdiri daripada zarah-zarah yang disebut foton. Foton dengan "warna" berbeza (frekuensi) membawa bahagian tenaga yang berlainan.
Foton dapat diserap oleh bahan, memindahkan tenaga kepadanya dan memanaskannya (terkenal kepada semua orang yang berjemur di pantai). Cahaya dapat dipantulkan dari zat, setelah masuk ke mata kita, jadi kita melihat objek di sekitar kita, dan dalam kegelapan yang lengkap, di mana tidak ada sumber cahaya, kita tidak melihat apa-apa. Dan cahaya dapat melalui zat - dan kemudian kita mengatakan bahawa bahan ini telus.
Bahan yang berbeza dalam perkadaran yang berbeza menyerap, memantulkan dan menghantar cahaya dan oleh itu berbeza dalam sifat optiknya (lebih gelap dan lebih terang, warna yang berbeza, bersinar, ketelusan): jelaga menyerap 95% dari kejadian cahaya di atasnya, dan cermin perak yang digilap mencerminkan 98% cahaya. Bahan berdasarkan nanotube karbon telah dibuat, yang memantulkan hanya 45 seperseratus peratus cahaya kejadian.
Soalan timbul: kapan foton diserap oleh jirim, kapan ia dipantulkan, dan kapan ia melewati jirim? Kami sekarang hanya berminat dengan soalan ketiga, tetapi dalam perjalanan kami akan menjawab yang pertama.
Interaksi cahaya dan jirim adalah interaksi foton dengan elektron. Elektron dapat menyerap foton dan dapat memancarkan foton. Tidak ada pantulan foton. Pantulan foton adalah proses dua langkah: penyerapan foton dan pelepasan foton yang sama.
Elektron dalam atom hanya mampu menempati orbit tertentu, yang masing-masing mempunyai tahap tenaga sendiri. Atom setiap unsur kimia dicirikan oleh set tahap tenaga sendiri, iaitu, orbit elektron yang dibenarkan (yang sama berlaku untuk molekul, kristal, keadaan jirim pekat: jelaga dan berlian mempunyai atom karbon yang sama, tetapi sifat optik bahan berbeza; logam, cahaya pantulan halus, telus dan bahkan berubah warna (emas hijau) jika filem nipis dibuat daripadanya; kaca amorf tidak menghantar cahaya ultraviolet, dan kaca kristal dari molekul silikon oksida yang sama telus kepada sinaran ultraviolet).
Setelah menyerap foton tenaga (warna) tertentu, elektron bergerak ke orbit yang lebih tinggi. Sebaliknya, dengan memancarkan foton, elektron masuk ke orbit bawah. Elektron dapat menyerap dan tidak memancarkan foton, tetapi hanya yang energinya (warna) sesuai dengan perbezaan tahap tenaga atom ini.
Oleh itu, bagaimana cahaya akan bersikap ketika bertemu dengan suatu zat (dipantulkan, diserap, dilewati) bergantung pada tahap energi yang dibenarkan dari suatu bahan dan tenaga apa yang dimiliki oleh foton (iaitu, warna apa cahaya yang jatuh pada bahan tersebut ).
Agar foton dapat diserap oleh salah satu elektron dalam atom, ia mesti mempunyai tenaga yang ditentukan dengan tepat sesuai dengan perbezaan tenaga dari dua tahap tenaga atom, jika tidak, ia akan terbang. Dalam kaca, jarak antara tahap tenaga individu adalah besar, dan tidak satu foton cahaya yang terlihat mempunyai tenaga yang sepadan, yang akan cukup bagi elektron, setelah menyerap foton, untuk melompat ke tahap tenaga yang lebih tinggi. Oleh itu, kaca membolehkan foton cahaya yang kelihatan dapat dilalui. Tetapi foton cahaya ultraviolet mempunyai tenaga yang mencukupi, jadi elektron menyerap foton ini dan kaca mengekalkan cahaya ultraviolet. Dalam kaca silika, jarak antara tahap tenaga yang dibenarkan (jurang tenaga) lebih besar dan oleh itu foton bukan sahaja dapat dilihat, tetapi juga sinar ultraviolet tidak mempunyai cukup tenaga untuk elektron menyerapnya dan bergerak ke tahap yang dibenarkan lebih tinggi.
Jadi, foton cahaya yang kelihatan melewati kaca kerana mereka tidak mempunyai tenaga yang sesuai untuk memindahkan elektron ke tahap tenaga yang lebih tinggi, dan oleh itu kaca kelihatan telus.
Dengan menambahkan kekotoran dengan spektrum tenaga yang berbeza ke kaca, ia dapat dibuat berwarna - kaca akan menyerap foton tenaga tertentu dan mengirimkan sisa foton cahaya yang dapat dilihat.
Ada kalanya kulit yang disamak dianggap sebagai tanda asal rendah, dan wanita bangsawan berusaha melindungi wajah dan tangan mereka dari sinar matahari untuk menjaga pucat aristokrat. Kemudian, sikap terhadap penyamakan kulit berubah - menjadi sifat yang tidak dapat dipisahkan dari orang yang sihat dan berjaya. Hari ini, walaupun terdapat perdebatan yang berterusan mengenai faedah dan bahaya pendedahan cahaya matahari, warna kulit gangsa masih berada di puncak populariti. Tetapi tidak semua orang berpeluang mengunjungi pantai atau solarium, dan dalam hal ini, banyak yang berminat apakah boleh berjemur melalui kaca tingkap, duduk, misalnya, di loggia atau loteng yang dipanaskan oleh matahari.
Mungkin setiap pemandu profesional atau hanya orang yang menghabiskan masa lama di belakang roda kereta telah menyedari bahawa tangan dan wajahnya menjadi sedikit kecokelatan dari masa ke masa. Perkara yang sama berlaku untuk pekerja pejabat yang terpaksa duduk di tingkap tanpa halangan untuk keseluruhan pergeseran kerja. Di wajah mereka, anda sering menemui kesan terbakar matahari walaupun pada musim sejuk. Dan jika seseorang itu tidak sering mengunjungi salon penyamakan dan tidak membuat persiaran harian melalui taman-taman, maka fenomena ini tidak dapat dijelaskan selain daripada tan melalui kaca. Jadi adakah kaca memancarkan cahaya ultraviolet dan bolehkah anda berjemur melalui tingkap? Mari kita fikirkan.
Sifat penyamakan
Untuk menjawab persoalan sama ada anda boleh mendapatkan tan melalui kaca tingkap biasa di dalam kereta atau di loggia, anda perlu mengetahui dengan tepat bagaimana proses kegelapan kulit berlaku dan faktor apa yang mempengaruhinya. Pertama sekali, perlu diperhatikan bahawa penyamakan tidak lebih dari reaksi pelindung kulit terhadap sinaran matahari. Di bawah pengaruh sinaran ultraviolet, sel-sel epidermis (melanosit) mula menghasilkan zat melanin (pigmen gelap), yang menyebabkan kulit memperoleh warna gangsa. Semakin tinggi kepekatan melanin di lapisan atas dermis, semakin sengit warna tan. Walau bagaimanapun, tidak semua sinar UV menimbulkan reaksi sedemikian, tetapi hanya sinar yang berada dalam jarak panjang gelombang yang sangat sempit. Sinar ultraviolet secara konvensional dibahagikan kepada tiga jenis:
- Sinar A (gelombang panjang)- secara praktikal tidak dikekalkan oleh atmosfera dan bebas memasuki permukaan bumi. Sinaran sedemikian dianggap paling selamat untuk tubuh manusia, kerana tidak mengaktifkan sintesis melanin. Yang boleh dilakukan hanyalah menyebabkan sedikit kegelapan pada kulit, dan hanya dengan pendedahan yang berpanjangan. Namun, dengan insolasi yang berlebihan dengan sinar gelombang panjang, serat kolagen hancur dan kulitnya mengalami dehidrasi, akibatnya ia mulai bertambah tua. Dan sebilangan orang mengalami alergi terhadap matahari tepat kerana sinar-A. Sinaran gelombang panjang dengan mudah mengatasi ketebalan kaca tingkap dan membawa ke arah memudarnya kertas dinding, permukaan perabot dan permaidani secara beransur-ansur, tetapi mustahil untuk mendapatkan tan penuh dengan bantuannya.
- Sinar-B (gelombang sederhana)- berlama-lama di atmosfera dan hanya sebahagiannya sampai ke permukaan Bumi. Jenis sinaran ini mempunyai kesan langsung terhadap sintesis melanin dalam sel-sel kulit dan menyumbang kepada kemunculan tan cepat. Dan dengan kesannya yang kuat pada kulit, luka bakar berbeza-beza berlaku. Sinar-sinar tidak dapat menembusi melalui kaca tingkap biasa.
- Sinar-C (gelombang pendek)- merupakan bahaya besar bagi semua organisma hidup, tetapi, untungnya, mereka hampir dinetralkan sepenuhnya oleh atmosfera, tanpa sampai ke permukaan Bumi. Seseorang dapat menemui radiasi seperti itu hanya di pergunungan, tetapi kesannya sangat lemah.
Ahli fizik membezakan jenis sinaran ultraviolet lain - ekstrem, yang mana istilah "vakum" sering digunakan kerana fakta bahawa gelombang julat ini sepenuhnya diserap oleh atmosfera Bumi dan tidak jatuh di permukaan bumi.
Bolehkah anda tanam melalui kaca?
Sama ada anda boleh mendapatkan tan melalui kaca tingkap secara langsung bergantung pada sifat apa yang ada. Faktanya adalah bahawa gelas mempunyai pelbagai jenis, yang masing-masing dipengaruhi oleh sinar UV dengan cara yang berbeza. Oleh itu, kaca organik mempunyai kapasiti penghantaran yang tinggi, yang memungkinkan untuk memastikan laluan keseluruhan spektrum sinaran suria. Hal yang sama berlaku untuk kaca kuarza, yang digunakan pada lampu penyamakan dan di dalam alat dekontaminasi bilik. Kaca biasa, digunakan di premis kediaman dan kereta, memancarkan sinar panjang gelombang eksklusif jenis A, dan tidak mungkin berjemur di dalamnya. Perkara lain jika anda menggantinya dengan plexiglass. Kemudian anda boleh berjemur dan menikmati tan yang cantik hampir sepanjang tahun.
Walaupun kadang-kadang terdapat kes-kes ketika seseorang meluangkan masa di bawah sinar matahari melewati tingkap, dan kemudian menjumpai cahaya terang di kawasan kulit yang terbuka. Tentu saja, dia yakin sepenuhnya bahawa dia benar-benar terbakar oleh sinar matahari melalui kaca mata. Tetapi tidak begitu. Terdapat penjelasan yang sangat sederhana untuk fenomena ini: perubahan warna dalam kes ini berlaku akibat pengaktifan sejumlah kecil pigmen sisa (melanin), yang terdapat di dalam sel kulit, yang dihasilkan di bawah pengaruh jenis ultraviolet B . Sebagai peraturan, "tan" ini bersifat sementara, iaitu dengan cepat hilang. Ringkasnya, untuk mendapatkan tan penuh, anda mesti berkunjung ke solarium atau berjemur secara teratur, dan ia tidak akan berfungsi untuk mencapai perubahan warna kulit semula jadi yang lebih gelap melalui tingkap biasa atau kaca kereta.
Adakah saya perlu mempertahankan diri?
Hanya orang-orang yang mempunyai kulit yang sangat sensitif dan kecenderungan untuk penampilan bintik-bintik usia yang harus bimbang tentang apakah mungkin mendapatkan tan melalui kaca. Mereka disarankan untuk selalu menggunakan produk khas dengan tahap perlindungan minimum (SPF). Kosmetik semacam itu harus digunakan terutamanya pada wajah, leher dan décolleté. Walau bagaimanapun, tidak perlu melindungi terlalu aktif dari sinaran ultraviolet, terutamanya panjang gelombang panjang, kerana sinar matahari secara sederhana sangat berguna dan bahkan diperlukan untuk fungsi normal tubuh manusia.
Lihat ke luar tingkap. Sekiranya anda memakai cermin mata, pakai. Ambil teropong anda dan jangan lupa kaca pembesar anda. Apa yang awak nampak? Tidak kira apa yang anda lihat, beberapa lapisan kaca tidak akan mengganggu penglihatan anda. Tetapi bagaimana bahan pepejal seperti itu tidak dapat dilihat?
Untuk memahami perkara ini, anda perlu mengetahui struktur kaca dan sifat asalnya.
Semuanya bermula dengan kerak bumi, yang kebanyakannya terdiri daripada silikon dan oksigen. Unsur-unsur ini terbentuk dalam reaksi silikon dioksida, molekulnya disusun dalam kisi kristal kuarza biasa. Khususnya, pasir yang digunakan untuk pembuatan kaca kaya dengan kuarza kristal. Anda mungkin tahu bahawa kaca itu padat dan sama sekali tidak terdiri daripada kepingan kuarza kecil, dan ini tidak berlaku.
Pertama, tepi kasar butiran pasir dan mikrodefek pada struktur kristal memantulkan dan menyebarkan cahaya kejadian. Tetapi jika kuarza dipanaskan hingga suhu tinggi, molekul mula bergetar lebih banyak, yang akan menyebabkan terputusnya ikatan di antara mereka. Dan kristal itu sendiri akan berubah menjadi cair, sama seperti ais berubah menjadi air. Benar, dengan satu-satunya perbezaan: apabila sejuk kembali ke kristal, molekul kuarza tidak akan terkumpul lagi. Sebaliknya, kerana molekul kehilangan tenaga, kebarangkalian pesanan hanya berkurang. Hasilnya adalah badan amorf. Pepejal dengan sifat cecair, yang dicirikan oleh ketiadaan sempadan interkristal. Berkat ini, pada tahap mikroskopik, kaca menjadi homogen. Cahaya kini melewati bahan yang hampir tidak terhalang.
Tetapi ini tidak menjelaskan mengapa kaca memancarkan cahaya, dan tidak menyerapnya, seperti pepejal lain. Jawapannya terletak pada skala terkecil, iaitu intra-atomik. Walaupun ramai yang menyedari bahawa atom terdiri daripada nukleus dan elektron yang berputar, berapa banyak yang tahu bahawa atom hampir kosong? Sekiranya atom adalah ukuran stadium bola sepak, maka inti adalah ukuran kacang di tengah lapangan, dan elektron akan menjadi butiran pasir kecil di suatu tempat di baris belakang. Oleh itu, ada lebih banyak ruang untuk laluan cahaya bebas.
Persoalannya bukan mengapa kaca telus, tetapi mengapa objek lain tidak telus. Ini semua mengenai tahap tenaga di mana elektron berada di dalam atom. Anda boleh membayangkannya sebagai barisan berbeza di stadium kami. Elektron mempunyai tempat tertentu pada salah satu baris. Namun, jika dia mempunyai tenaga yang cukup, dia dapat melompat ke barisan yang lain. Dalam beberapa kes, penyerapan salah satu foton yang melalui atom akan memberikan tenaga yang diperlukan. Tetapi inilah tangkapannya. Untuk memindahkan elektron dari baris ke baris, foton mesti mempunyai jumlah tenaga yang ditentukan dengan jelas, jika tidak, ia akan terbang. Inilah yang berlaku dengan kaca. Baris berjauhan sehingga tenaga foton cahaya yang kelihatan tidak cukup untuk menggerakkan elektron di antara mereka.
Dan foton spektrum ultraviolet mempunyai tenaga yang cukup, sehingga ia diserap, dan di sini, tidak kira sekeras mana pun anda mencuba, bersembunyi di sebalik kaca, anda tidak akan disamak. Selama satu abad yang berlalu sejak pengeluaran kaca, orang-orang telah sepenuhnya menghargai sifat uniknya yang kukuh dan telus. Dari tingkap yang membiarkan cahaya siang dan melindungi dari elemen, ke peranti yang membolehkan anda melihat jauh ke ruang angkasa, atau melihat dunia mikroskopik.
Keluarkan tamadun moden dari kaca, dan apa yang akan tinggal? Anehnya, kita jarang memikirkan betapa pentingnya. Mungkin, ini berlaku kerana, kerana telus, kaca tetap tidak dapat dilihat, dan kita lupa bahawa kaca.
Kata kunci: struktur kaca, asal kaca, Sains di portal Eksperimen, artikel ilmiah
Memuat ...