สิ่งที่กำหนดว่าสารมีความโปร่งใส? ยกตัวอย่างเช่นทำไมซิลิคอนถึงโปร่งใสเมื่อเป็นแก้ว แต่ไม่ใช่เมื่อเป็นทรายหรือเป็นชิปคอมพิวเตอร์


Morton Tavel ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ Vassar College ตอบ: "การแพร่กระจายของแสง (หรือรูปแบบอื่น ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ผ่านของแข็งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่ไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับการผ่านของแสงตกกระทบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสะท้อนแสงนั้นกลับคืนมาโดยโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของของแข็งการผสมผสานที่ซับซ้อนของการสะท้อน และการส่งผ่านจะอธิบายว่าทำไมแสงเคลื่อนที่ช้ากว่าผ่านของแข็งมากกว่าผ่านอากาศหรือผ่านสุญญากาศ วัสดุแข็งจะปรากฏโปร่งใสหากไม่มีกระบวนการที่แข่งขันกับการส่งผ่านไม่ว่าจะดูดซับแสงหรือกระจายไปในทิศทางอื่น ๆ ในซิลิคอนบริสุทธิ์มีกระบวนการดูดซับแรงมากในที่ทำงาน: มองเห็นเหตุการณ์ แสงถูกดูด

Morton Tavel ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่ Vassar College ตอบ:

"การแพร่กระจายของแสง (หรือรูปแบบอื่น ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ผ่านของแข็งเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนที่ไม่เพียง แต่เกี่ยวข้องกับการผ่านของแสงตกกระทบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสะท้อนแสงนั้นกลับคืนมาโดยโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของของแข็งการผสมผสานที่ซับซ้อนของการสะท้อน และการส่งผ่านจะอธิบายว่าทำไมแสงเคลื่อนที่ช้ากว่าผ่านของแข็งมากกว่าผ่านอากาศหรือผ่านสุญญากาศ

วัสดุแข็งจะปรากฏโปร่งใสหากไม่มีกระบวนการที่แข่งขันกับการส่งผ่านไม่ว่าจะดูดซับแสงหรือกระจายไปในทิศทางอื่น ๆ ในซิลิคอนบริสุทธิ์มีกระบวนการดูดซับแรงมากในที่ทำงาน: มองเห็นเหตุการณ์ แสงถูกดูดกลืนโดยอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากสถานะพลังงานอิเล็กตรอนหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่ง (ปรากฏการณ์ทางเทคนิคที่รู้จักกันในชื่อการเปลี่ยนแบบแบนด์แบนด์) แก้วเป็นซิลิคอนไดออกไซด์ - ไม่ใช่ซิลิคอนบริสุทธิ์ มันไม่สามารถดูดซับแสงได้เหมือนที่ซิลิคอนบริสุทธิ์ทำในขณะที่แซนด์ก็เป็นซิลิคอนไดออกไซด์เช่นกัน แต่มันเต็มไปด้วยสิ่งสกปรกที่แสงกระจายออกไปด้านนอกอย่างต่อเนื่อง

"โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของของแข็งยังอธิบายได้ว่าทำไมโลหะถึงเป็นประกายเงางามโลหะบริสุทธิ์สะท้อนแสง แต่ไม่ส่งผ่านเพราะมันเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนอิสระอิเล็กตรอนเหล่านี้จะสะท้อนแสงในทิศทางตรงกันข้ามกับที่มาถึง (สะท้อน) แต่พวกมัน รบกวนแสงที่จะเดินไปในทิศทางไปข้างหน้าป้องกันการส่งสัญญาณ "

Susan Murphree Thomas เป็นนักวิจัยด้านเคมีอนินทรีย์ที่ Georgia Institute of Technology และสมาชิกคณะระหว่างกาลที่ Kennesaw State University เธอเพิ่มรายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับบทบาทของโครงสร้างทางกายภาพ:

"วัสดุดูโปร่งใสเมื่อไม่ดูดซับหรือกระจายแสงอย่างรุนแรงตราบใดที่การดูดซับของของแข็งเกิดขึ้นคุณต้องทำตามที่ธรรมชาติให้คุณอย่างไรก็ตามการเลี้ยวเบนอาจได้รับอิทธิพลจากวิธีการเตรียมวัสดุ

"วัสดุที่ปรากฏเป็นเนื้อเดียวกันกับดวงตามนุษย์นั้นประกอบด้วยผลึกนาที - พื้นที่ที่อะตอมหรือโมเลกุลทำตามคำสั่งปกติขอบเขตระหว่างพื้นที่เหล่านี้เรียกว่าขอบเขตของเมล็ดหากระยะห่างระหว่างขอบเขตมีขนาดเล็กกว่า ความยาวคลื่นสั้นที่สุดของแสงที่มองเห็น (กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าดัชนีการหักเหของวัสดุมีความสม่ำเสมอเมื่อเทียบกับแสงที่ส่องผ่าน) วัสดุนั้นจะปรากฏอย่างโปร่งใสแต่ละขอบเขตมีแนวโน้มที่จะกระจายแสงที่ผ่านไปหากภูมิภาค มีขนาดเล็กพออย่างไรก็ตามคลื่นแสงเป็นหลัก 'กระโดด' เหนือพวกเขา

"แก้ว (ซึ่งประกอบด้วยซิลิกอนไดออกไซด์และสิ่งเจือปนเล็กน้อย) ไม่ใช่ของแข็งมันสามารถคิดได้อย่างแม่นยำมากขึ้นว่าเป็นของเหลวที่เย็นมาก ๆ มันไม่มีขอบเขตของเม็ดภายในและจึงดูโปร่งใสโซลิดไดออกไซด์ซิลิคอน (ทราย) ) ในทางตรงกันข้ามมีขอบเขตของเม็ดที่ชัดเจนดังนั้นจึงไม่โปร่งใส

"มันเป็นไปได้ที่จะสร้างวัสดุที่มีลักษณะเหมือนเทียมวิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการกดวัสดุภายใต้แรงกระทำเช่นนี้ตลอดเวลาด้วยโพแทสเซียมโบรไมด์ซึ่งเป็นสารประกอบที่ใช้สำหรับสเปคตรัมอินฟราเรดในห้องปฏิบัติการ เพื่อสร้างไซต์นิวเคลียสจำนวนมาก (สถานที่ที่ผลึกเริ่มก่อตัว) ในวัสดุที่ละลายแล้วปล่อยให้เย็นตัวลงเนื่องจากผลึกเล็ก ๆ จำนวนมากเริ่มก่อตัวทั้งหมดในครั้งเดียวจึงไม่มีพวกมันสามารถเติบโตได้มากก่อนที่มันจะวิ่งเข้าหากัน . Corningware โปร่งใสที่ขายในวันนี้ทำในลักษณะนี้มันมีความโปร่งใสของแก้ว แต่จริงๆแล้วมันเป็นวัสดุเซรามิกคล้ายกับ Corningware ปกติ

ข่าวล่าสุด

แผนที่เครื่องบินอัตโนมัติแผนที่ทะเลน้ำแข็งและรอยหมีขั้วโลกpneumothorax คืออะไร?Mosaic of Lakes and Seas พบที่ Moon Titan ของดาวเสาร์ทำไมสมองทำตามกฎเมื่อน้ำท่วมหมู่เกาะแปซิฟิกมีการอพยพที่ขับเคลื่อนด้วยสภาพอากาศมนุษย์เห็ดในฟาร์มเพาะกายสำหรับต้นไม้นักวิทยาศาสตร์ถอนรากนักฆ่าการฉีดน้ำเสียที่เกิดจากแผ่นดินไหวในโอคลาโฮมา