科学の雑学Q&A 物理学・天文学・気象学

ガラスが透明なのはなぜ?|疑問を2分で!

投稿日:2019年5月6日 更新日:

 

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。

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ガラスが透明なのはなぜ?

ガラスが透明なのはなぜ?

 

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

ようになります。

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)。

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。

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

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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