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物理学・天文学・気象学 科学の雑学Q&A

ガラスが透明なのはなぜ?|疑問を2分で!

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今回は『光の雑学』として、

1、ガラスが透明なのはなぜ?

2、光の反射・吸収って?

という2つの疑問に、”わかりやすく・簡単に” 答えていきます。

ガラスが透明なのはなぜ?

 

ガラスが透明なのはなぜ?

 

さっそく『ガラスが透明なのはなぜ?』の答えから!

 

ガラスが透明な理由」は、ずばり

 ガラスが光を反射せず、透過する】から

 ガラスが光を【吸収しない】から

の2つです。

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まず「ガラスが透明な理由」として大事なのは

ガラスが光を反射しない(透過する)

という点です。

 

ガラスの主成分」は

二酸化ケイ素(SiO

という物質で、

分子同士のくっつきがバラバラ(配列が不規則な【非晶体】)

になっています。

 

分子や原子が

きちんと順序良く並んでいる【結晶体】

であれば、光は

結晶と結晶の間(粒界:りゅうかい)で方向が曲げられる(散乱)

ため、

光が反射することで色を認識できる

のですが、ガラスは

非晶体で光の乱反射が起こりにくい

ため「ガラスが透明に見える」わけです。

 

ただガラスでも

表面や内部に【傷】があれば光を反射するようになる

ため、

すりガラス】ではガラス表面を傷つけてデコボコにすることで不透明化

しています。

 

次に「ガラスが透明な理由の2つ目」として

ガラスが光を吸収しないこと

も絶対に欠かせません。

 

「光を吸収」と聞いてもピンとこないかもしれませんが、

【太陽光】や【蛍光灯】は【たくさんの色】が集まった光(正確には異なる【波長】の集まり)

なので、例えば

青色だけを吸収しない場合(青色以外を吸収する場合)では物が青色に見える

のです。

 

光を吸収するメカニズム」は少し複雑ですが、ざっくりいえば

光エネルギーを分子・原子が一度もらって、あとで放出するまでの間にエネルギーの性質が変わるから

です。

 

ちょっと応用編になります(読み飛ばしてもOK)が、高校~大学レベルの物理知識で簡単に「光吸収の仕組み」を説明すると、

当該物質の分子・原子と同程度のエネルギー差をもつ電磁波が入射した際、共鳴相互作用により光エネルギーが分子・原子に移動することで一度分子・原子は励起したのちエネルギーを放出することで基底状態に戻るが、その過程で電磁波の波長・強度がともに変容するため光は見かけ上波長(つまり色)を変え続ける

という感じです(視覚的には入射電磁波の消滅ですね)。

 

さて…何の話をしていたか忘れてしまったかもしれませんが、要は

二酸化ケイ素が光の波長とシンクロしない

から、

ガラスも光を吸収せず透明に見える

わけですね。

 

ただ、

純粋な二酸化ケイ素だけのガラスなら光を反射・吸収しません

が、

一般的なガラスは不純物を多く含む

ため

ガラスの厚みを増やすだけでも色の陰りが見えたり、不透明に見える

ようになります。

 

なお、「光ファイバー」や「ビーカー・フラスコ」で有名な

【石英ガラス】は二酸化ケイ素の純度が高いもの

なので、よほどのことがあっても

透明さはなかなか消えない

はずです(学生の方は自由研究として石英ガラスの厚みが何mまでなら透明なままかーなどの実験してみると先生から高評価をもらえるかもしれません)。

 

以上、『ガラスが透明なのはなぜ?』について簡単にまとめました。

お読みいただきありがとうございました<(_ _)>

 

『ガラスが透明なのはなぜ?』まとめ

 ガラスが透明なのはなぜ? ⇒ ガラスが光を反射せずに透過し、かつ吸収しないから

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