چرا شیشه شفاف است ؟

در حال بارگذاری ...ویدیو

05 ارديبهشت 1397

چرا شیشه شفاف است ؟ چرا نور از شیشه عبور میکند و ما میتوانیم پشت شیشه را ببینیم؟ احتمالاً این استدلال را از اطرافیانتان – و حتی در برخی از کتاب های علمی – شنیده اید که چوب یک جامد واقعی است اما شیشه یک مایع بسیار چسبناک است. این استدلال می گوید اتم های شیشه با هم فاصله دارند و همین شکاف بین اتم ها اجازه عبور نور از میان شیشه را می دهد. طرفداران این استدلال شیشه پنجره های خانه های قدیمی چند صد ساله را مثال می زنند که یک حالت موجی و نامنظم دارد. اما اگر بخواهیم علمی به این قضیه نگاه کنیم، متوجه می شویم که شیشه به هیچ وجه مایع نیست. شیشه نوع خاصی از جامد به نام جامد آمورف است. جامد آورف حالتی از ماده است که در آن اتم ها و مولکول ها سرجایشان ثابت هستند اما بجای شکل دادن بلورهای منظم، بلورها را بصورت تصادفی مرتب می کنند. در نتیجه این نحوه چینش بلورها، شیشه ها مثل جامدات سفت و سخت هستند اما آرایش مولکول های آنها مثل مایعات نامنظم است. جامدات آمورف وقتی شکل می گیرند که یک ماده جامد در دمای بسیار بالا ذوب شود و سپس سریعاً سرد شود؛ فرایندی که به آن فرونشانی یا کوئنچ می گویند. شیشه از بسیاری از جهات شبیه سرامیک است و تقریباً تمام خواص آن را هم دارد: دوام، شکنندگی، مقاومت الکتریکی و حرارتی بالانداشتن واکنش پذیری شیمیایی. شیشه اکسیدی مثل همان شیشه هایی که در محصولات خانگی کاربرد دارند، یک ویژگی هم دیگر هم دارند: این شیشه ها در برابر طیفی از نور که با نام نور مرئی شناخته می شود، شفاف هستند. برای اینکه درک بهتری از دلیل شفافیت شیشه در برابر نور مرئی داشته باشیم، باید ساختار اتمی شیشه را بررسی کنیم و نحوه تعامل فوتون ها – کوچکترین ذرات نور – با این ساختار را درک کنیم. الکترون هایی که اطراف هسته اتم قرار دارند، سطوح انرژی مختلفی دارند. یک الکترون برای حرکت از سطح انرژی پایین به سطح انرژی بالاتر باید انرژی بدست بیاورد. در مقابل، برای حرکت از سطح انرژی بالا به سطح انرژی پایین تر هم باید انرژی از دست بدهد. در هر دو حالت، الکترون ها فقط می توانند انرژی را در دسته های مجزا آزاد یا کسب کنند. بیایید حرکت یک فوتون به سمت یک ماده جامد را دقیق تر بررسی کنیم. در این وضعیت، ممکن سه اتفاق بیفتد: 1- ماده فوتون را جذب کند: این اتفاق زمانی می افتد که فوتون انرژی خودش را به یکی از الکترون های ماده بدهد. الکترونی که این انرژی جدید را دریافت کرده است، میتواند به یک سطح انرژی بالاتر برسد؛ این در حالی است که فوتون از بین رفته است. 2- ماده فوتون را منعکس می کند: در چنین شرایطی فوتون انرژی خودش را به ماده می دهد اما یک فوتون با انرژی کاملاً برابر از ماده ساطع می شود. در ساختنی بخوانید : پرندگان اولیه پرواز هم می کرده اند؟ 3- ماده میگذارد فوتون بدون تغییر از آن عبور کند: این شرایط که همان شفافیت مورد نظر ماست به این خاطر اتفاق می افتد که فوتون با هیچ الکترونی تعامل نداشته و مسیرش را تا رسیدن به یک شی دیگر ادامه دهد. واضح است که تعامل فوتون نور و شیشه در حالت سوم قرا می گیرد. فوتون های نور به این خاطر از شیشه عبور می کنند که انرژی کافی برای تحریک الکترون شیشه و رساندن آن به سطح انرژی بالاتر را ندارند. اگر با یک فیزیکدان درباره این تعامل صحبت کنید، بحث نظریه نوارها را پیش خواهد کشید. این نظریه می گوید سطوح انرژی در محدوده هایی به نام نوارهای انرژی یکدیگر را تحریک می کنند. بین این نوارها محدوده هایی قرار دارند که در آنها سطوح انرژی الکترون ها به هیچ وجه تحریک نمی شوند که به آنها شکاف نواری می گویند. برخی از مواد شکاف نواری بزرگتری نسبت به سایر مواد دارند. شیشه یکی از این مواد است و به همین خاطر الکترون های آن برای جهش از یک نوار انرژی به نوار دیگر و بازگشت مجدد به انرژی بسیار بیشتری نیاز دارند. فوتون های نور مرئی – نوری با طول موج 400 تا 700 نانومتر و مطابق رنگ های بنفش، نیلی، آبی، سبز، زرد، نارنجی و قرمز – انرژی کافی برای ایجاد این جهش را ندارند. در نتیجه فوتون های نور مرئی بجای جذب شدن یا منعکس شدن از شیشه عبور می کنند. در واقع شکاف نواری بالا در شیشه و فقدان انرژی کافی در فوتون های نور باعث شفافیت شیشه می شود. در ساختنی بخوانید : DNA اعضای خانواده می تواند از شما یک مظنون بسازد ! فوتون های طول موج های کمتر از طول موج نور مرئی، انرژی کافی برای انتقال الکترون ها از یک نوار انرژی به نوار انرژی دیگر را دارند .برای مثال، نر ماوراء بنفش – که طول موج آن بین 10 تا 400 نانومتر است – نمی تواند از بیشتر شیشه های اکسیدی مثل شیشه پنجره عبور کند.




يادداشت ها (0 مورد)
براي ثبت نظر و مشاركت در گفتگو ،در سايت ثبت نام نمائيد.

نشانه های مصرف تریاک
نشانه های مصرف تریاک
مدت ويدئو : 02:46
بازدید : 1872
آموزش طراحی کوزه
آموزش طراحی کوزه
مدت ويدئو : 2:59
بازدید : 1153
اولین تفنگ فلزی پرینتر شده جهان
اولین تفنگ فلزی پرینتر شده جهان
مدت ويدئو : 02:16
بازدید : 455
رابطه استرس با افزایش فشار خون
رابطه استرس با افزایش فشار خون
مدت ويدئو : 02:04
بازدید : 353
شکل لباس
شکل لباس
مدت ويدئو : 01:55
بازدید : 332
همه ...
مهمترین تدابیر در فصل پاییز
مهمترین تدابیر در فصل پاییز
مدت پادکست : 2:37
بازدید : 19
تولید هندوانه مکعبی
تولید هندوانه مکعبی
مدت پادکست : 1:30
بازدید : 958
شناسایی رانندگان خطرناک
شناسایی رانندگان خطرناک
مدت پادکست : 3:02
بازدید : 650
همه ...
انواع اشک‌ انسان زیر میکروسکوپ
انواع اشک‌ انسان زیر میکروسکوپ
تعداد تصوير : 16
بازدید : 1030
یاقوت سرخ
یاقوت سرخ
تعداد تصوير : 12
بازدید : 10168
اولین موبایل در ایران
اولین موبایل در ایران
تعداد تصوير : 1
بازدید : 1840
تاریخچه صنعت  نفت ایران
تاریخچه صنعت نفت ایران
تعداد تصوير : 16
بازدید : 266
دوغ شتر ترکمن
دوغ شتر ترکمن
تعداد تصوير : 12
بازدید : 1839
همه ...