După cum se știe, toate corpurile sunt compuse din molecule si molecule - de atomi. Atomii sunt aranjate nu prea dificil (în nostru, unassumingly descriere pe degete). In centrul fiecărui atom este un nucleu format din protoni sau grupuri de protoni și neutroni, înconjurat de un cerc de rotative electronilor pe orbite electronice / orbitali.
Lumina este, de asemenea, amenajat pur și simplu. Uita (care amintesc) despre dualitatea undă-particulă și ecuațiile Maxwell, lasa fluxul de lumina de bile va fotoni de zbor din lanterna direct în ochii noștri.
Acum, dacă am pus între lanterna și peretele de beton ochi - nu vom vedea lumina mai. Iar dacă strălucească o lanternă pe peretele de pe partea noastră - dimpotrivă vedem pentru că fasciculul de lumină este reflectată de beton și ne-a lovit în ochi. Dar prin lumina de beton nu va merge.
Este logic să presupunem că bilele fotonii sunt reflectate și nu trec printr-un perete de beton, deoarece lupta pe atomii de materie, și anume, beton. Mai exact pe electronii bate, deoarece electronii învârti atât de repede încât fotonii nu pătrunde în miezul orbitali de electroni, și sări și este recunoscut deja de electron.
De ce este lumina trece prin peretele de sticlă? Prea, moleculele și atomii din sticlă, iar dacă luăm un pahar suficient de gros, orice foton trebuie, mai devreme sau mai târziu se confruntă cu unele dintre ele, deoarece mii de miliarde de atomi în fiecare bob de sticlă! Lucru este modul în care coliziunile dintre electroni si fotoni. Să luăm cazul cel mai simplu, un singur electron se învârte în jurul unui proton (atom de hidrogen este) și imaginați-vă că acest foton sharahnulo de electroni.
Toată energia unui foton la un electron a trecut. Ei spun că fotonul este absorbit de un electron, și a dispărut. Și a primit o energie de electroni suplimentar (care a efectuat un foton) și prin aceasta energie suplimentară a sărit într-o orbită mai mare și a început să zboare mai departe de nucleu.
In majoritatea cazurilor, orbitele mai mari sunt mai puțin stabile, și după un timp, acest electron emite un foton, adică „Eliberați-l“, și el va reveni la orbita sa mică stabilă. Fotonul emis va acoperi într-un mod complet aleator, atunci acesta va fi preluat de un altul, un atom vecin, și va rămâne rătăcind în material, în timp ce nu radiate accidental spate în spate, sau se va încheia în căldura peretelui de beton.
Și acum distractiv. orbitele Electron nu poate fi oriunde în jurul nucleului unui atom. Fiecare atom al fiecărui element are un set clar deterministă și finit de nivele, sau orbite. Un electron nu poate abia ridica mai sus sau să scadă un pic mai mic. El poate sari doar complet clar diferența în sus sau în jos, și ca aceste niveluri sunt energii diferite, ceea ce înseamnă că numai un foton cu o energie bine definit și foarte precis definit, ar putea împinge electronul într-o orbită mai mare.
Se pare că, dacă vom acoperi trei fotoni cu energii diferite, și numai unul este exact egală cu diferența de energie dintre nivelurile unui anumit atom, dar acest foton „față“, cu un atom, ceilalți vor zbura prin, literalmente „prin atomul“ deoarece electronul nu se poate spune cantitatea de energie precis determinată pentru a merge la nivelul următor.
Și cum putem găsi fotonii cu energii diferite?
Se pare a fi, mai mare viteza, cu atât mai mare de energie, este cunoscut pentru toată lumea, ci pentru că toți fotonii de călătorie cu aceeași viteză - viteza luminii!
Poate sursa luminoasă și mai puternică de lumină (cum ar fi în cazul în care o armată pentru a lua în centrul atenției, în loc de o lanternă), mai multă energie va fotonilor? Nu. Puternic și luminos lumina reflectoarelor, pur și simplu creșterea numărului de acțiuni proprii de fotoni, dar energia fiecărui foton individ este exact la fel ca și cele care sunt emise de o lanterna mort.
Și aici trebuie să ne amintim, totuși, că lumina nu este doar fluxul de particule margele, dar, de asemenea, un val. Alți fotoni de diferite lungimi de undă sunt diferite, adică, variind frecvența naturală de oscilație. Și cu cât frecvența de oscilație, cele mai puternice de energie fotonică urșii de încărcare.
fotonii de joasă frecvență (valuri de lumină sau de radio în infraroșu) sunt de putere mică, de înaltă frecvență (lumină ultravioletă sau raze X) - o mulțime. Lumina vizibila - undeva la mijloc. Aici se află transparența indiciu de sticlă! Toți atomii din electronii din sticlă sunt în orbite că trecerea la o energie mai mare au nevoie de un impuls, care nu este suficient de fotoni de lumină vizibilă. Prin urmare, ea trece prin sticla, aproape fără a interfera cu atomii săi.
Dar fotonii ultraviolete - destul de urs energia necesară pentru trecerea electronilor de pe orbita pe orbita, astfel încât sticla fereastră obișnuită lumina ultravioleta - absolut negru opac.
Și, în mod interesant. Prea multă energie - prea rău. energia fotonică trebuie să fie exact egală cu energia de tranziție între orbitele, provocând orice substanță transparentă la anumite lungimi (și frecvențe) ale undelor electromagnetice și transparente pentru altele, deoarece toate substanțele constau din atomi și diferite configurații lor.
De exemplu, betonul este transparent la undele radio, iar radiațiile infraroșii este opac la lumina vizibilă și lumina ultravioleta, nu este transparent pentru razele X, precum și, dar din nou, este transparent (într-o măsură) pentru radiații gamma.
Prin urmare, este corect să spunem că sticla este transparent la lumina vizibilă. Și unde radio. Și pentru radiații gamma. Dar, opac la lumina ultravioleta. Și aproape transparent la lumina infrarosie.
Și dacă ne amintim că lumina vizibilă nu este, de asemenea, toate alb, și este format din diferite lungimi de undă (de exemplu, culori) valuri de la roșu la albastru inchis, acesta va fi de aproximativ clar de ce obiecte au diferite culori și nuanțe, de ce trandafiri roșii și violet - albastru.
De ce sunt gaze transparente și solide nu?
Temperatura joaca un rol critic în dacă substanța este solidă, lichidă sau gazoasă. La presiune normală pe suprafață, la o temperatură de 0 grade Celsius și sub apă - solid. La temperaturi cuprinse între 0 și 100 de grade Celsius apă - lichid. La o temperatură de peste 100 grade Celsius apă - gaz. Aburul din tigaie se întinde de bucătărie uniform în toate direcțiile. Pe baza celor de mai sus, presupunem că poate fi văzut, și nu este posibil prin solidele prin gazul. Dar unele solide, de exemplu, cum ar fi sticla, la fel de clare ca de aer. Cum este? Cele mai multe solide absoarbe lumina incidente pe ele. O parte din energia lumină absorbită este utilizată pentru a încălzi corpul. Cea mai mare parte a luminii incidente este reflectată. Prin urmare, vom vedea un corp solid, dar nu putem vedea prin ea.
Substanța pare transparentă atunci când cuante de lumină (fotoni) trec prin ea fără a fi absorbită. Dar ei au diferite fotoni de energie, iar fiecare compus chimic absoarbe numai acei fotoni care au o energie potrivită pentru el. Lumina vizibila - de la roșu la violet - conturi pentru o gamă foarte mică de energii fotonice. Și tocmai acest interval nu „interesat“ de dioxid de siliciu, componenta principală a sticlei. Prin urmare, fotoni de lumină vizibilă trec aproape liber prin geamul.
Întrebarea nu este de ce sticla este transparent, și de ce alte obiecte nu transparente. Toate materia în nivelurile de energie, care sunt electroni în atom. Puteți să le prezentați în diferite rânduri în stadion. Un electron are un loc bine definit intr-unul dintre rândurile. Cu toate acestea, în cazul în care acesta are suficientă energie, se poate sări la un alt număr. În unele cazuri, absorbția unui foton care trece prin atomul de a oferi doar energia necesară. Dar apoi buturugă. Pentru a transfera un electron dintr-un număr de un număr, fotonul trebuie să aibă o cantitate bine definită de energie, în caz contrar acesta va zbura trecut. Ce se întâmplă cu sticla. Rânduri atât de departe încât energia vizibila lumina fotonica suficient pentru a deplasa electronii între ele.
Iar energia ultravioletă a spectrului de fotoni suficient, astfel încât acestea sunt absorbite, și ar putea fi, indiferent cât de greu încercați, ascunde în spatele geamului luminează. În secolul care a trecut de la primirea de sticlă, oameni aprecia pe deplin proprietatea unică de a fi atât de solide și transparente. De la ferestrele pentru a lăsa la lumina zilei, și să protejeze împotriva elementelor, la dispozitive care permit să se uite departe în spațiu, sau pentru a observa lumile microscopice.
Priveze civilizația modernă de sticlă, și ceea ce rămâne din ea? În mod ciudat, ne gândim foarte rar despre cât de important este. Poate că acest lucru se întâmplă pentru că, fiind transparente, sticla rămâne invizibilă, iar noi uităm că este.
Link-uri către surse