science >> Wetenschap > >> Fysica

Wat maakt glas transparant?

Dat glazen raam doet waar het het beste in is:het gure weer buiten houden en toch licht doorlaten. Comstock/Thinkstock

Ooit een huis zien bouwen? Timmerlieden zetten eerst het basisskelet van de structuur op met behulp van twee bij vier noppen. Dan nagelen ze omhulsels, meestal multiplex, naar de noppen om muren te maken. De meeste muren hebben een raamopening, die een glasplaat vasthoudt die zich in een frame bevindt. Ramen maken een huis helder, warm en gastvrij omdat ze licht binnenlaten. Maar waarom zou een glazen raam transparanter moeten zijn dan het hout eromheen? Ten slotte, beide materialen zijn solide, en beide houden de regen buiten, sneeuw en wind. Toch is hout ondoorzichtig en blokkeert het licht volledig, terwijl glas transparant is en de zon ongehinderd doorlaat.

Je hebt misschien gehoord dat sommige mensen - zelfs sommige wetenschappelijke studieboeken - dit proberen uit te leggen door te zeggen dat hout een echte vaste stof is en dat glas een zeer stroperige vloeistof is. Vervolgens beweren ze dat de atomen in glas verder uit elkaar liggen en dat deze openingen licht doorlaten. Ze wijzen misschien zelfs naar de ramen van eeuwenoude huizen, die er vaak golvend en ongelijk dik uitzien, als bewijs dat de ramen door de jaren heen zijn "gevloeid" zoals het langzame kruipen van melasse op een koude dag.

In werkelijkheid, glas is helemaal geen vloeistof. Het is een speciaal soort vaste stof die bekend staat als an amorfe vaste stof . Dit is een toestand van materie waarin de atomen en moleculen op hun plaats zitten, maar in plaats van netjes te vormen, ordelijke kristallen, ze ordenen zich willekeurig. Als resultaat, glazen zijn mechanisch stijf zoals vaste stoffen, maar hebben de ongeordende rangschikking van moleculen zoals vloeistoffen. Amorfe vaste stoffen worden gevormd wanneer een vaste stof bij hoge temperaturen wordt gesmolten en vervolgens snel wordt afgekoeld - een proces dat bekend staat als blussen .

Op veel manieren, glazen zijn als keramiek en hebben al hun eigenschappen:duurzaamheid, kracht en broosheid, hoge elektrische en thermische weerstand, en gebrek aan chemische reactiviteit. oxide glas, zoals het commerciële glas dat je aantreft in plaat- en plaatglas, containers en gloeilampen, heeft nog een andere belangrijke eigenschap:het is transparant voor een reeks golflengten die bekend staat als zichtbaar licht. Om te begrijpen waarom, we moeten de atomaire structuur van glas nader bekijken en begrijpen wat er gebeurt als fotonen - de kleinste lichtdeeltjes - interageren met die structuur.

Dat doen we hierna.