Το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα του γυαλιού είναι η διαφάνειά του. Και, πιθανώς, πολλοί άνθρωποι αναρωτήθηκαν: "Γιατί έχει τέτοια ιδιότητα;" Πράγματι, χάρη σε αυτή την ποιότητα, το γυαλί έχει γίνει ευρέως διαδεδομένο και χρησιμοποιείται ευρέως στην καθημερινή ζωή.

Εάν εμβαθύνετε σε αυτό το θέμα, τότε μπορεί να φαίνεται μάλλον δύσκολο και ακατανόητο στους περισσότερους ανθρώπους, καθώς πολλές φυσικές διεργασίες επηρεάζονται σε τομείς όπως η οπτική, η κβαντική μηχανική και η χημεία. Για γενική αναφορά, είναι καλύτερο να χρησιμοποιήσετε μια πιο ελαφριά αφηγηματική γλώσσα που θα είναι κατανοητή σε πολλούς χρήστες.

Έτσι, είναι γνωστό ότι όλα τα σώματα αποτελούνται από μόρια και τα μόρια, με τη σειρά τους, αποτελούνται από άτομα, η δομή των οποίων είναι αρκετά απλή. Στο κέντρο ενός ατόμου βρίσκεται ένας πυρήνας που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια, γύρω από τα οποία περιστρέφονται τα ηλεκτρόνια στις τροχιές τους. Το φως είναι επίσης αρκετά απλό. Είναι απαραίτητο μόνο να το φανταστούμε ως ένα ρεύμα σφαιρών φωτονίων που πετούν έξω από έναν φακό, στο οποίο αντιδρούν τα μάτια μας. Αν βάλετε ένα τσιμεντένιο τοίχο ανάμεσα στα μάτια και τον φακό, το φως θα γίνει αόρατο. Αλλά αν ρίξετε έναν φακό σε αυτόν τον τοίχο από την πλευρά του παρατηρητή, μπορείτε να δείτε πώς οι ακτίνες του φωτός αντανακλώνται από το σκυρόδεμα και πέφτουν ξανά στα μάτια. Είναι πολύ λογικό οι μπάλες φωτονίων να μην περνούν μέσα από το τσιμεντένιο φράγμα λόγω του γεγονότος ότι χτυπούν τα ηλεκτρόνια, τα οποία κινούνται με τέτοια απίστευτη ταχύτητα που το φωτόνιο του φωτός δεν μπορεί να διαπεράσει τις τροχιές των ηλεκτρονίων προς τον πυρήνα και, ως αποτέλεσμα , ανακλάται από τα ηλεκτρόνια.

Επίσης στο θέμα: Γιατί κιτρινίζει ο αφρός;

Ωστόσο, γιατί το φως διαπερνά τα γυάλινα φράγματα; Άλλωστε μέσα στο γυαλί υπάρχουν και μόρια και άτομα. Αν πάρουμε ένα αρκετά παχύ γυαλί, τότε ένα ιπτάμενο φωτόνιο πρέπει απαραίτητα να συγκρουστεί μαζί τους, αφού απλά υπάρχει ένας αμέτρητος αριθμός ατόμων σε κάθε κόκκο γυαλιού. Σε αυτή την περίπτωση, όλα εξαρτώνται από το πώς συμβαίνουν οι συγκρούσεις των ηλεκτρονίων με τα φωτόνια. Για παράδειγμα, όταν ένα ηλεκτρόνιο που περιστρέφεται γύρω από ένα πρωτόνιο χτυπηθεί από ένα φωτόνιο, τότε όλη η ενέργειά του μεταφέρεται στο ηλεκτρόνιο. Το φωτόνιο απορροφάται από αυτό και εξαφανίζεται. Με τη σειρά του, το ηλεκτρόνιο λαμβάνει πρόσθετη ενέργεια (αυτή που είχε το φωτόνιο) και με τη βοήθειά του μετακινείται σε υψηλότερη τροχιά, αρχίζοντας έτσι να περιστρέφεται πιο μακριά από τον πυρήνα. Συνήθως, οι μακρινές τροχιές είναι λιγότερο σταθερές, οπότε μετά από λίγο το ηλεκτρόνιο απελευθερώνει το ληφθέν σωματίδιο και επιστρέφει στη σταθερή τροχιά του. Το εκπεμπόμενο φωτόνιο αποστέλλεται σε οποιαδήποτε αυθαίρετη κατεύθυνση, μετά την οποία απορροφάται από κάποιο γειτονικό άτομο. Θα συνεχίσει να περιπλανιέται στην ουσία μέχρι να ακτινοβολήσει πίσω ή τελικά να πάει, όπως στη συγκεκριμένη περίπτωση, να θερμάνει τον τσιμεντένιο τοίχο.

Επίσης στο θέμα: Γιατί το σαπούνι κάνει αφρό;

Είναι σημαντικό οι τροχιές των ηλεκτρονίων να μην βρίσκονται τυχαία γύρω από τον ατομικό πυρήνα. Τα άτομα κάθε χημικού στοιχείου έχουν ένα καλά καθορισμένο σύνολο επιπέδων ή τροχιών, δηλαδή ένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να ανέβει ή να κατέβει. Έχει τη δυνατότητα να πηδά μόνο ένα σαφές κενό προς τα κάτω ή προς τα πάνω. Και όλα αυτά τα επίπεδα διαφέρουν σε διαφορετικές ενέργειες. Επομένως, αποδεικνύεται ότι μόνο ένα φωτόνιο με μια ορισμένη, επακριβώς καθορισμένη ενέργεια είναι σε θέση να κατευθύνει ένα ηλεκτρόνιο σε μια υψηλότερη τροχιά.

Αποδεικνύεται ότι μεταξύ των τριών ιπτάμενων φωτονίων με διαφορετικούς δείκτες ενεργειακού φορτίου, μόνο ένα θα συνδεθεί με ένα άτομο του οποίου η ενέργεια θα είναι ακριβώς ίση με την ενεργειακή διαφορά μεταξύ των επιπέδων ενός συγκεκριμένου ατόμου. Τα υπόλοιπα θα πετάξουν και δεν θα μπορούν να δώσουν στο ηλεκτρόνιο ένα δεδομένο μέρος ενέργειας για να μπορέσει να μετακινηθεί σε άλλο επίπεδο.

Η διαφάνεια του γυαλιού εξηγείται από το γεγονός ότι τα ηλεκτρόνια στα άτομα του βρίσκονται σε τέτοιες τροχιές που η μετάβασή τους σε υψηλότερο επίπεδο απαιτεί ενέργεια, η οποία δεν αρκεί για ένα φωτόνιο ορατού φωτός. Για το λόγο αυτό, το φωτόνιο δεν συγκρούεται με άτομα και περνάει από το γυαλί αρκετά εύκολα.

Επίσης στο θέμα: Πώς να ενισχύσετε την υδρόλυση;

Ας πούμε αμέσως ότι η δήλωση ότι όσο πιο ισχυρή και φωτεινότερη είναι η πηγή φωτός, τόσο περισσότερη ενέργεια θα έχουν τα φωτόνια είναι εσφαλμένη. Η ισχύς εξαρτάται από περισσότερα από αυτά. Η ενέργεια κάθε μεμονωμένου σωματιδίου φωτός είναι η ίδια. Πώς να βρείτε φωτόνια με διαφορετικά φορτία ενέργειας; Για να γίνει αυτό, πρέπει να θυμόμαστε ότι το φως δεν είναι ακόμα απλώς ένα ρεύμα σφαιρών σωματιδίων, είναι επίσης ένα κύμα. Τα διαφορετικά φωτόνια διαφέρουν μεταξύ τους κατά διαφορετικά μήκη κύματος. Και όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα των ταλαντώσεων, τόσο πιο ισχυρό το σωματίδιο μεταφέρει φορτίο ενέργειας. Τα φωτόνια χαμηλής συχνότητας μεταφέρουν λίγη ενέργεια, τα φωτόνια υψηλής συχνότητας μεταφέρουν πολύ. Τα πρώτα περιλαμβάνουν ραδιοκύματα και υπέρυθρο φως. Το δεύτερο είναι οι ακτινογραφίες. Το φως που είναι ορατό στο μάτι μας είναι κάπου στη μέση. Ταυτόχρονα, για παράδειγμα, το ίδιο σκυρόδεμα είναι διαφανές για τα ραδιοκύματα, για την ακτινοβολία γάμμα και την υπέρυθρη ακτινοβολία, αλλά είναι αδιαφανές για το υπεριώδες, τις ακτίνες Χ και το ορατό φως.

07.02.2017 15:49 850

Γιατί το γυαλί είναι διαφανές;

Το γυαλί είναι ένα πολύ σημαντικό υλικό που χρησιμοποιεί ένα άτομο σε διαφορετικούς τομείς της ζωής. Από αυτό κατασκευάζονται παράθυρα, πιάτα, καθρέφτες, φακοί για γυαλιά κ.λπ.

Φανταστείτε μόνο: επιστρέφετε από το σχολείο και διαπιστώνετε ότι δεν υπάρχουν γυαλιά στα παράθυρα του διαμερίσματός σας. Εξαφανίστηκε επίσης από το σπίτι και όλα τα γυάλινα σκεύη. Θέλεις να κοιτάξεις το έκπληκτο πρόσωπό σου στον καθρέφτη, αλλά δεν ήταν ούτε στη θέση του… Και δεν θα είχαμε πολλά άλλα χρήσιμα πράγματα τώρα, αν δεν είχε εμφανιστεί το γυαλί σε μια στιγμή.

Στο άρθρο μας, θα σας πούμε την ιστορία του γυαλιού, πώς μπήκε στη ζωή μας και γιατί είναι τόσο διάφανο. Ποιος εφηύρε αυτό το χρήσιμο, εύθραυστο υλικό; Παραδόξως, κανείς. Το γεγονός είναι ότι το γυαλί δημιουργήθηκε από την ίδια τη φύση.

Μια φορά κι έναν καιρό, πολλά εκατομμύρια χρόνια πριν από την εμφάνιση του πρώτου ανθρώπου στη γη, υπήρχε ήδη γυαλί. Και σχηματίστηκε πρώτα από καυτή και μετά ψυχρή λάβα, η οποία διέφυγε στην επιφάνεια από τα ηφαίστεια. Αυτό το φυσικό γυαλί ονομάζεται πλέον οψιανός.

Ωστόσο, δεν μπορούσαν να υαλώσουν, για παράδειγμα, τα παράθυρα. Και όχι μόνο επειδή τότε δεν υπήρχαν παράθυρα, αλλά και επειδή το φυσικό γυαλί έχει ένα βρώμικο γκρι χρώμα και δεν φαίνεται απολύτως τίποτα από μέσα του.

Πώς λοιπόν εμφανίστηκε το κατάλληλο για κατανάλωση γυαλί, δηλαδή διαφανές; Ίσως ο κόσμος έχει μάθει να το πλένει; Δυστυχώς, το φυσικό γυαλί δεν είναι βρώμικο από το εξωτερικό, αλλά από το εσωτερικό, οπότε ακόμη και τα πιο σύγχρονα απορρυπαντικά δεν θα βοηθήσουν εδώ ...

Υπάρχουν αρκετοί θρύλοι για το πώς οι άνθρωποι έφτιαξαν για πρώτη φορά γυαλί κοντά στο σύγχρονο γυαλί. Όλα είναι πολύ μονότονα και το νόημά τους συνοψίζεται στο γεγονός ότι οι ταξιδιώτες, μη έχοντας κοντά τους πέτρες για την εστία, χρησιμοποιούσαν κομμάτια φυσικής σόδας.

Επιπλέον, αυτό συνέβη στην έρημο ή στην ακτή μιας δεξαμενής, όπου υπήρχε αναγκαστικά άμμος. Και έτσι, υπό την επίδραση της φωτιάς, η σόδα και η άμμος έλιωσαν και ενώθηκαν μαζί, σχηματίζοντας γυαλί. Οι άνθρωποι πίστευαν σε αυτούς τους θρύλους για πολύ καιρό. Αλλά πολύ πρόσφατα αποδείχθηκε ότι όλα αυτά δεν είναι αλήθεια, επειδή η θερμότητα που προέρχεται από τη φωτιά δεν είναι αρκετή για ένα τέτοιο κράμα.

Οι άνθρωποι άρχισαν να παράγουν γυαλί με τα χέρια τους πριν από περισσότερα από 5 χιλιάδες χρόνια, ήταν στην Αίγυπτο. Είναι αλήθεια ότι ακόμη και τότε δεν ήταν διαφανές, αλλά λόγω του γεγονότος ότι ξένες ακαθαρσίες συναντήθηκαν στην άμμο, είχε μια πράσινη ή μπλε απόχρωση. Αλλά σταδιακά στην Ανατολή έμαθαν να απαλλαγούν από αυτές τις ακαθαρσίες. Αν κρίνουμε από τις ανασκαφές, οι χάντρες ήταν τα πρώτα γυάλινα σκεύη.

Λίγο αργότερα, το γυαλί άρχισε να σκεπάζει τα πιάτα. Και χρειάστηκαν άλλα 2.000 χρόνια για να μάθουμε πώς να το φτιάξουμε εξ ολοκλήρου από γυαλί. Το μυστικό της παραγωγής γυαλιού ήταν τόσο πολύτιμο εκείνη την εποχή που η κυβέρνηση της Βενετίας στις αρχές του 13ου αιώνα έστειλε ειδικούς ανθρώπους στα ανατολικά για να το ανακαλύψουν, με αποτέλεσμα οι Βενετοί να λάβουν αυτό το μυστικό.

Δημιούργησαν τη δική τους παραγωγή και μπόρεσαν να κάνουν το γυαλί ακόμα πιο διαφανές, μαντεύοντας να προσθέσουν λίγο μόλυβδο στη σύνθεσή του. Στην αρχή, το γυαλί κατασκευαζόταν στην ίδια τη Βενετία. Οι τοπικές αρχές φοβήθηκαν πολύ ότι κάποιος θα μάθαινε το μυστικό της παραγωγής και έτσι η περιοχή όπου βρίσκονταν αυτά τα εργαστήρια ήταν πάντα αποκλεισμένη από στρατιώτες.

Κανένας από τους εργάτες που απασχολούνταν στην παραγωγή γυαλιού δεν είχε το δικαίωμα να εγκαταλείψει την πόλη. Για οποιαδήποτε απόπειρα να γίνει αυτό, όχι μόνο ο ίδιος ο υαλουργός, αλλά και ολόκληρη η οικογένειά του καταδικάστηκε σε θάνατο. Τελικά αποφασίστηκε να μεταφερθούν τα εργαστήρια στο νησί Μουράνο. Ήταν πιο δύσκολο να ξεφύγεις από εκεί, και ήταν επίσης δύσκολο να φτάσεις εκεί.

Το 1271, οι βενετσιάνοι μύλοι έμαθαν πώς να κατασκευάζουν γυάλινους φακούς, οι οποίοι στην αρχή δεν είχαν μεγάλη ζήτηση. Όμως το 1281 μάντεψαν να τα βάλουν σε ειδικά σχεδιασμένα πλαίσια.Έτσι εμφανίστηκαν τα πρώτα γυαλιά. Στην αρχή κόστιζαν τόσο πολύ που ήταν υπέροχο δώρο ακόμα και για βασιλιάδες και αυτοκράτορες.

Στα τέλη του 15ου αιώνα, όταν έμαθαν να φτιάχνουν πιάτα από γυαλί στη Βενετία, τα προϊόντα Murano (που πήραν το όνομά τους από το νησί όπου κατασκευάστηκαν) έγιναν τόσο δημοφιλή σε όλο τον κόσμο που χρειάστηκε να κατασκευαστούν επιπλέον πλοία για να τα παραδώσουν.

Αλλά η βελτίωση του γυαλιού συνεχίστηκε αργότερα. Ήρθε η ώρα και οι άνθρωποι σκέφτηκαν να το καλύψουν με μια ειδική σύνθεση - ένα αμάλγαμα, έτσι εμφανίστηκαν καθρέφτες.

Στη Ρωσία, η παραγωγή γυαλιού ξεκίνησε πριν από χίλια χρόνια, σε μικρά εργαστήρια. Και το 1634, το πρώτο εργοστάσιο γυαλιού χτίστηκε κοντά στη Μόσχα.

Οι οπτικές ιδιότητες των γυαλιών συνδέονται με τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της αλληλεπίδρασης των ακτίνων φωτός με το γυαλί. Είναι οι οπτικές ιδιότητες που καθορίζουν την ομορφιά και την πρωτοτυπία της διακοσμητικής επεξεργασίας προϊόντων γυαλιού.

Διάθλαση και διασποράχαρακτηρίζουν τους νόμους διάδοσης του φωτός σε μια ουσία, ανάλογα με τη δομή της. Η διάθλαση του φωτός είναι μια αλλαγή στην κατεύθυνση διάδοσης του φωτός όταν περνά από το ένα μέσο στο άλλο, που διαφέρει από το πρώτο ως προς την τιμή της ταχύτητας διάδοσης.

Στο σχ. Το σχήμα 6 δείχνει τη διαδρομή της δέσμης καθώς περνά μέσα από μια επίπεδη-παράλληλη γυάλινη πλάκα. Η προσπίπτουσα δέσμη σχηματίζει γωνίες με την κανονική προς τη διεπαφή μέσων στο σημείο πρόσπτωσης. Εάν η δέσμη πηγαίνει από αέρα σε γυαλί, τότε i είναι η γωνία πρόσπτωσης, r είναι η γωνία διάθλασης (στο σχήμα i> r, επειδή η ταχύτητα διάδοσης των κυμάτων φωτός στον αέρα είναι μεγαλύτερη από ό,τι στο γυαλί, σε αυτήν την περίπτωση , ο αέρας είναι ένα μέσο οπτικά λιγότερο πυκνό από το γυαλί).

Η διάθλαση του φωτός χαρακτηρίζεται από έναν σχετικό δείκτη διάθλασης - τον λόγο της ταχύτητας του φωτός στο μέσο από το οποίο το φως πέφτει στη διεπιφάνεια προς την ταχύτητα του φωτός στο δεύτερο μέσο. Ο δείκτης διάθλασης προσδιορίζεται από την αναλογία n=sin i/sin r. Ο σχετικός δείκτης διάθλασης δεν έχει διάσταση και για διαφανή μέσα, ο αέρας - γυαλί είναι πάντα μεγαλύτερος από ένα. Για παράδειγμα, σχετικοί δείκτες διάθλασης (σε σχέση με τον αέρα): νερό - 1,33, κρυστάλλινο γυαλί - 1,6, - 2,47.

Ρύζι. 7. Πρισματικό (διασποριστικό) φάσμα α - αποσύνθεση μιας δέσμης φωτός από ένα πρίσμα. β - χρωματικές σειρές του ορατού τμήματος

Διασπορά φωτόςείναι η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από τη συχνότητα του φωτός (μήκος κύματος). Η κανονική διασπορά χαρακτηρίζεται από αύξηση του δείκτη διάθλασης με αυξανόμενη συχνότητα ή με μείωση του μήκους κύματος.

Λόγω της διασποράς, μια δέσμη φωτός που διέρχεται από ένα γυάλινο πρίσμα σχηματίζει μια ιριδίζουσα ζώνη σε μια οθόνη που είναι εγκατεστημένη πίσω από το πρίσμα - το πρισματικό (διασποριστικό) φάσμα (Εικ. 7, α). Στο φάσμα, τα χρώματα είναι διατεταγμένα σε μια συγκεκριμένη σειρά, ξεκινώντας από μωβ και τελειώνοντας με κόκκινο (Εικ. 7.6).

Ο λόγος για την αποσύνθεση του φωτός (διασπορά) είναι η εξάρτηση του δείκτη διάθλασης από τη συχνότητα του φωτός (μήκος κύματος): όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα του φωτός (μικρότερο μήκος κύματος), τόσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης. Στο πρισματικό φάσμα, οι ιώδεις ακτίνες έχουν την υψηλότερη συχνότητα και το μικρότερο μήκος κύματος και οι κόκκινες ακτίνες έχουν τη χαμηλότερη συχνότητα και το μεγαλύτερο μήκος κύματος, επομένως, οι ιώδεις ακτίνες διαθλώνται περισσότερο από τις κόκκινες.

Ο δείκτης διάθλασης και η διασπορά εξαρτώνται από τη σύνθεση του γυαλιού και ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται επίσης από την πυκνότητα. Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα, τόσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης. Τα οξείδια CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO και αλκάλια αυξάνουν τον δείκτη διάθλασης, η προσθήκη SiO 2 τον μειώνει. Η διασπορά αυξάνεται με την εισαγωγή Sb 2 O 3 και PbO. Το CaO και το BaO έχουν ισχυρότερη επίδραση στον δείκτη διάθλασης παρά στη διασπορά. Το γυαλί που περιέχει έως και 30% PbO χρησιμοποιείται κυρίως για την παραγωγή προϊόντων υψηλής τέχνης, επιτραπέζιων σκευών υψηλής ποιότητας, τα οποία υποβάλλονται σε λείανση, καθώς το PbO αυξάνει σημαντικά τον δείκτη διάθλασης και τη διασπορά.

αντανάκλαση του φωτός- ένα φαινόμενο που παρατηρείται όταν το φως πέφτει στη διεπιφάνεια δύο οπτικά ανόμοιων μέσων και συνίσταται στο σχηματισμό ενός ανακλώμενου κύματος που διαδίδεται από τη διεπαφή στο ίδιο μέσο από το οποίο προέρχεται το προσπίπτον κύμα. Η ανάκλαση χαρακτηρίζεται από έναν συντελεστή ανάκλασης, ο οποίος είναι ίσος με την αναλογία της ανακλώμενης φωτεινής ροής προς το προσπίπτον φως.

Περίπου το 4% του φωτός αντανακλάται από τη γυάλινη επιφάνεια. Το αποτέλεσμα ανάκλασης ενισχύεται από την παρουσία πολυάριθμων γυαλιστερών επιφανειών (διαμάντι σκάλισμα, επικάλυψη).

Εάν οι ανωμαλίες της διεπαφής είναι μικρές σε σύγκριση με το μήκος κύματος του προσπίπτοντος φωτός, τότε εμφανίζεται κατοπτρική ανάκλαση· εάν οι ανωμαλίες είναι μεγαλύτερες από το μήκος κύματος, εμφανίζεται διάχυτη ανάκλαση, στην οποία το φως σκεδάζεται από την επιφάνεια προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις. Η ανάκλαση ονομάζεται επιλεκτική εάν ο συντελεστής ανάκλασης δεν είναι ο ίδιος για το φως με διαφορετικά μήκη κύματος. Η επιλεκτική αντανάκλαση εξηγεί τον χρωματισμό των αδιαφανών σωμάτων.

σκέδαση φωτός- ένα φαινόμενο που παρατηρείται κατά τη διάδοση των κυμάτων φωτός σε ένα μέσο με τυχαία κατανεμημένες ανομοιογένειες και συνίσταται στο σχηματισμό δευτερογενών κυμάτων που διαδίδονται προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις.

Στο συνηθισμένο διαφανές γυαλί, η σκέδαση φωτός πρακτικά δεν συμβαίνει. Εάν η επιφάνεια του γυαλιού είναι ανομοιόμορφη (παγωμένο γυαλί) ή ανομοιογένειες (κρύσταλλοι, εγκλείσματα) είναι ομοιόμορφα κατανεμημένες στο πάχος του γυαλιού, τότε τα κύματα φωτός δεν μπορούν να περάσουν μέσα από το γυαλί χωρίς να διασκορπιστούν και επομένως ένα τέτοιο γυαλί είναι αδιαφανές.

Μετάδοση και απορρόφηση φωτόςεξηγείται ως εξής. Όταν μια φωτεινή δέσμη έντασης I 0 διέρχεται από ένα διαφανές μέσο (ουσία), η ένταση της αρχικής ροής εξασθενεί και η δέσμη φωτός που φεύγει από το μέσο θα έχει ένταση I< I 0 . Ослабление светового потока связано частично с явлениями отражения и рассеяния света, что главным образом происходит за счет поглощения световой энергии, обусловленного взаимодействием света с частицами среды.

Η απορρόφηση μειώνει τη συνολική ημιδιαφάνεια του γυαλιού, η οποία είναι περίπου 93% για το άχρωμο πυριτικό γυαλί νατράσβεστου. Η απορρόφηση του φωτός είναι διαφορετική για διαφορετικά μήκη κύματος, επομένως τα φιμέ γυαλιά έχουν διαφορετικά χρώματα. Το χρώμα του γυαλιού (Πίνακας 2), το οποίο γίνεται αντιληπτό από το μάτι, οφείλεται στο χρώμα εκείνου του τμήματος της προσπίπτουσας δέσμης φωτός που πέρασε από το γυαλί χωρίς να απορροφηθεί.

Οι δείκτες μετάδοσης (απορρόφησης) στην ορατή περιοχή του φάσματος είναι σημαντικοί για την αξιολόγηση του χρώματος υψηλής ποιότητας, σήματος και άλλων έγχρωμων γυαλιών, στην υπέρυθρη περιοχή - για τεχνολογικές διαδικασίες τήξης γυαλιού και χύτευσης προϊόντων (θερμική διαφάνεια γυαλιών) , στην υπεριώδη περιοχή - για τις λειτουργικές ιδιότητες των γυαλιών (τα προϊόντα από γυαλί uviol πρέπει να περνούν τις υπεριώδεις ακτίνες και το απόβαρο θα πρέπει να καθυστερήσει).

διπλή διάθλαση- διακλάδωση μιας δέσμης φωτός όταν διέρχεται από ένα οπτικά ανισότροπο μέσο, ​​δηλαδή ένα μέσο με διαφορετικές ιδιότητες σε διαφορετικές κατευθύνσεις (για παράδειγμα, οι περισσότεροι κρύσταλλοι). Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει επειδή ο δείκτης διάθλασης εξαρτάται από την κατεύθυνση του ηλεκτρικού διανύσματος του φωτεινού κύματος. Μια δέσμη φωτός που εισέρχεται σε έναν κρύσταλλο αποσυντίθεται σε δύο δέσμες - συνηθισμένη και εξαιρετική. Οι ταχύτητες διάδοσης αυτών των ακτίνων είναι διαφορετικές. Η διπλή διάθλαση μετράται από τη διαφορά στη διαδρομή των ακτίνων, nm / cm.

Με την ανομοιόμορφη ψύξη ή θέρμανση του γυαλιού, δημιουργούνται εσωτερικές τάσεις σε αυτό, προκαλώντας διπλή διάθλαση, δηλαδή το γυαλί παρομοιάζεται με έναν διπλοδιαθλαστικό κρύσταλλο, όπως ο χαλαζίας, η μαρμαρυγία, ο γύψος. Αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιείται για τον έλεγχο της ποιότητας της θερμικής επεξεργασίας γυαλιού, κυρίως ανόπτησης και σκλήρυνσης.

Όπως γνωρίζετε, όλα τα σώματα αποτελούνται από μόρια και τα μόρια αποτελούνται από άτομα. Τα άτομα επίσης δεν είναι περίπλοκα (στην απλή περιγραφή μας στα δάχτυλα). Στο κέντρο κάθε ατόμου βρίσκεται ένας πυρήνας, που αποτελείται από ένα πρωτόνιο, ή μια ομάδα πρωτονίων και νετρονίων, και γύρω, σε κύκλο, τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται στις ηλεκτρονικές τροχιές / τροχιακά τους.

Το φως είναι επίσης απλό. Ξεχάστε (ποιος θυμήθηκε) τη δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου και τις εξισώσεις του Maxwell, αφήστε το φως να είναι μια ροή σφαιρών φωτονίων που πετούν από έναν φακό κατευθείαν στα μάτια μας.

Τώρα, αν βάλουμε ένα τσιμεντένιο τοίχο μεταξύ του φακού και του ματιού, δεν θα βλέπουμε πια το φως. Και αν ρίξουμε έναν φακό σε αυτόν τον τοίχο από την πλευρά μας, θα δούμε, αντίθετα, γιατί η δέσμη του φωτός θα αντανακλάται από το σκυρόδεμα και θα χτυπήσει το μάτι μας. Αλλά το φως δεν θα περάσει από σκυρόδεμα.

Είναι λογικό να υποθέσουμε ότι οι μπάλες φωτονίων ανακλώνται και δεν περνούν από το τσιμεντένιο τοίχωμα επειδή χτυπούν τα άτομα της ουσίας, δηλ. σκυρόδεμα. Πιο συγκεκριμένα, χτυπούν τα ηλεκτρόνια, επειδή τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται τόσο γρήγορα που το φωτόνιο δεν διεισδύει στο τροχιακό του ηλεκτρονίου προς τον πυρήνα, αλλά αναπηδά και ανακλάται από το ηλεκτρόνιο.

Γιατί το φως περνά μέσα από έναν γυάλινο τοίχο; Πράγματι, υπάρχουν επίσης μόρια και άτομα μέσα στο γυαλί, και αν πάρουμε ένα αρκετά παχύ γυαλί, οποιοδήποτε φωτόνιο πρέπει αργά ή γρήγορα να συγκρουστεί με ένα από αυτά, γιατί υπάρχουν τρισεκατομμύρια άτομα σε κάθε κόκκο γυαλιού! Έχει να κάνει με το πώς τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα φωτόνια. Ας πάρουμε την απλούστερη περίπτωση, ένα ηλεκτρόνιο περιστρέφεται γύρω από ένα πρωτόνιο (αυτό είναι άτομο υδρογόνου) και φανταστείτε ότι ένα φωτόνιο χτύπησε αυτό το ηλεκτρόνιο.

Όλη η ενέργεια του φωτονίου μεταφέρθηκε στο ηλεκτρόνιο. Το φωτόνιο λέγεται ότι απορροφάται από το ηλεκτρόνιο και εξαφανίζεται. Και το ηλεκτρόνιο έλαβε πρόσθετη ενέργεια (την οποία το φωτόνιο μετέφερε μαζί του) και από αυτήν την πρόσθετη ενέργεια πήδηξε σε μια υψηλότερη τροχιά και άρχισε να πετάει πιο μακριά από τον πυρήνα.

Τις περισσότερες φορές, οι υψηλότερες τροχιές είναι λιγότερο σταθερές και μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το ηλεκτρόνιο θα εκπέμψει αυτό το φωτόνιο, δηλ. «Αφήστε τον να φύγει ελεύθερος», και ο ίδιος θα επιστρέψει στη χαμηλή σταθερή τροχιά του. Το εκπεμπόμενο φωτόνιο θα πετάξει σε μια εντελώς τυχαία κατεύθυνση, στη συνέχεια θα απορροφηθεί από ένα άλλο, γειτονικό άτομο και θα παραμείνει περιπλανώμενο στην ουσία μέχρι να ακτινοβολήσει κατά λάθος ή τελικά να πάει να θερμάνει τον τσιμεντένιο τοίχο.

Και τώρα το πιο ενδιαφέρον. Οι τροχιές των ηλεκτρονίων δεν μπορούν να βρίσκονται οπουδήποτε γύρω από τον πυρήνα ενός ατόμου. Κάθε άτομο κάθε χημικού στοιχείου έχει ένα καλά καθορισμένο και πεπερασμένο σύνολο επιπέδων ή τροχιών. Ένα ηλεκτρόνιο δεν μπορεί να ανέβει λίγο ψηλότερα ή να πέσει λίγο χαμηλότερα. Μπορεί να πηδήξει μόνο ένα αρκετά σαφές χάσμα προς τα πάνω ή προς τα κάτω, και δεδομένου ότι αυτά τα επίπεδα διαφέρουν σε ενέργεια, αυτό σημαίνει ότι μόνο ένα φωτόνιο με μια ορισμένη και πολύ ακριβή δεδομένη ενέργεια μπορεί να ωθήσει το ηλεκτρόνιο σε μια υψηλότερη τροχιά.

Αποδεικνύεται ότι εάν έχουμε τρία φωτόνια που πετούν με διαφορετικές ενέργειες και μόνο για ένα είναι ακριβώς ίσο με τη διαφορά ενέργειας μεταξύ των επιπέδων ενός συγκεκριμένου ατόμου, μόνο αυτό το φωτόνιο θα «συγκρουσθεί» με το άτομο, τα υπόλοιπα θα πετάξουν , κυριολεκτικά «μέσω του ατόμου», γιατί δεν θα είναι σε θέση να ενημερώσουν το ηλεκτρόνιο για ένα σαφώς καθορισμένο τμήμα ενέργειας για τη μετάβαση σε άλλο επίπεδο.

Και πώς μπορούμε να βρούμε φωτόνια με διαφορετικές ενέργειες;

Φαίνεται ότι όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια, όλοι το γνωρίζουν αυτό, αλλά τελικά όλα τα φωτόνια πετούν με την ίδια ταχύτητα - την ταχύτητα του φωτός!

Ίσως όσο πιο φωτεινή και ισχυρή είναι η πηγή φωτός (για παράδειγμα, αν πάρετε έναν προβολέα στρατού αντί για έναν φακό), τόσο περισσότερη ενέργεια θα έχουν τα φωτόνια; Οχι. Σε μια ισχυρή και φωτεινή δέσμη ενός προβολέα, υπάρχουν απλώς περισσότερα κομμάτια φωτονίων από μόνα τους, αλλά η ενέργεια κάθε μεμονωμένου φωτονίου είναι ακριβώς η ίδια με εκείνων που πετούν έξω από έναν νεκρό φακό.

Και εδώ πρέπει ακόμα να θυμόμαστε ότι το φως δεν είναι μόνο ένα ρεύμα σφαιρών σωματιδίων, αλλά και ένα κύμα. Διαφορετικά φωτόνια έχουν διαφορετικά μήκη κύματος, δηλ. διαφορετικές συχνότητες φυσικών ταλαντώσεων. Και όσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα ταλάντωσης, τόσο πιο ισχυρό φορτίο ενέργειας μεταφέρει το φωτόνιο.

Τα φωτόνια χαμηλής συχνότητας (υπέρυθρο φως ή ραδιοκύματα) μεταφέρουν λίγη ενέργεια, τα φωτόνια υψηλής συχνότητας (υπεριώδες φως ή ακτίνες Χ) μεταφέρουν πολύ. Το ορατό φως είναι κάπου στη μέση. Εδώ βρίσκεται το κλειδί για τη διαφάνεια του γυαλιού! Όλα τα άτομα στο γυαλί έχουν ηλεκτρόνια σε τέτοιες τροχιές που χρειάζονται μια ώθηση ενέργειας για να μετακινηθούν σε υψηλότερη, την οποία τα φωτόνια του ορατού φωτός δεν έχουν αρκετά. Επομένως, περνά μέσα από το γυαλί, πρακτικά χωρίς να συγκρουστεί με τα άτομά του.

Αλλά τα υπεριώδη φωτόνια μεταφέρουν την ενέργεια που απαιτείται για να μετακινηθούν τα ηλεκτρόνια από τροχιά σε τροχιά, έτσι στο υπεριώδες φως το συνηθισμένο γυαλί παραθύρου είναι εντελώς μαύρο και αδιαφανές.

Και τι είναι ενδιαφέρον. Η υπερβολική ενέργεια είναι επίσης κακή. Η ενέργεια ενός φωτονίου πρέπει να είναι ακριβώς ίση με την ενέργεια της μετάβασης μεταξύ τροχιών, από την οποία οποιαδήποτε ουσία είναι διαφανής για ορισμένα μήκη κύματος (και συχνότητες) ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και όχι διαφανής για άλλα, επειδή όλες οι ουσίες αποτελούνται από διαφορετικά άτομα και διαμορφώσεις.

Για παράδειγμα, το σκυρόδεμα είναι διαφανές στα ραδιοκύματα και στην υπέρυθρη ακτινοβολία, αδιαφανές στο ορατό φως και στο υπεριώδες, δεν είναι διαφανές στις ακτίνες Χ, αλλά και πάλι διαφανές (σε κάποιο βαθμό) στην ακτινοβολία γάμμα.

Γι' αυτό είναι σωστό να πούμε ότι το γυαλί είναι διαφανές στο ορατό φως. Και για ραδιοκύματα. Και για την ακτινοβολία γάμμα. Αλλά αδιαφανές στο υπεριώδες φως. Και σχεδόν αδιαφανές στο υπέρυθρο φως.

Και αν θυμόμαστε επίσης ότι το ορατό φως δεν είναι επίσης ολόλευκο, αλλά αποτελείται από διαφορετικά μήκη κύματος (δηλαδή χρώματα) κυμάτων από κόκκινο έως σκούρο μπλε, θα γίνει περίπου ξεκάθαρο γιατί τα αντικείμενα έχουν διαφορετικά χρώματα και αποχρώσεις, γιατί τα τριαντάφυλλα είναι κόκκινα και οι βιολέτες είναι μπλέ.

Γιατί τα αέρια είναι διαφανή και τα στερεά όχι;

Η θερμοκρασία παίζει καθοριστικό ρόλο στο εάν μια δεδομένη ουσία είναι στερεή, υγρή ή αέρια. Σε κανονική πίεση στην επιφάνεια της γης σε θερμοκρασία 0 βαθμών Κελσίου και κάτω, το νερό είναι ένα στερεό σώμα. Σε θερμοκρασίες μεταξύ 0 και 100 βαθμών Κελσίου, το νερό είναι υγρό. Σε θερμοκρασίες άνω των 100 βαθμών Κελσίου, το νερό είναι αέριο. Ο ατμός από την κατσαρόλα απλώνεται ομοιόμορφα προς όλες τις κατευθύνσεις σε όλη την κουζίνα. Με βάση τα προηγούμενα, ας υποθέσουμε ότι είναι δυνατό να δούμε μέσα από αέρια, αλλά είναι αδύνατο να δούμε μέσα από στερεά. Αλλά ορισμένα στερεά, όπως το γυαλί, είναι τόσο διαφανή όσο ο αέρας. Πώς λειτουργεί; Τα περισσότερα στερεά απορροφούν το φως που πέφτει πάνω τους. Μέρος της απορροφούμενης φωτεινής ενέργειας πηγαίνει για να θερμάνει το σώμα. Το μεγαλύτερο μέρος του προσπίπτοντος φωτός ανακλάται. Επομένως, βλέπουμε ένα συμπαγές σώμα, αλλά δεν μπορούμε να δούμε μέσα από αυτό.

συμπεράσματα

Μια ουσία φαίνεται διαφανής όταν τα κβάντα φωτός (φωτόνια) διέρχονται από αυτήν χωρίς να απορροφηθεί. Όμως τα φωτόνια έχουν διαφορετικές ενέργειες και κάθε χημική ένωση απορροφά μόνο εκείνα τα φωτόνια που έχουν την κατάλληλη ενέργεια για αυτήν. Το ορατό φως, από κόκκινο έως ιώδες, έχει πολύ μικρό εύρος ενεργειών φωτονίων. Και ακριβώς αυτή η σειρά «δεν ενδιαφέρεται» για το διοξείδιο του πυριτίου, το κύριο συστατικό του γυαλιού. Επομένως, τα φωτόνια του ορατού φωτός περνούν μέσα από το γυαλί σχεδόν ανεμπόδιστα.

Το ερώτημα δεν είναι γιατί το γυαλί είναι διαφανές, αλλά γιατί άλλα αντικείμενα δεν είναι διαφανή. Είναι όλα σχετικά με τα επίπεδα ενέργειας στα οποία βρίσκονται τα ηλεκτρόνια στο άτομο. Μπορείτε να τα φανταστείτε ως διαφορετικές σειρές στο γήπεδο. Το ηλεκτρόνιο έχει μια συγκεκριμένη θέση σε μια από τις σειρές. Ωστόσο, αν έχει αρκετή ενέργεια, μπορεί να πηδήξει σε άλλη σειρά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η απορρόφηση ενός από τα φωτόνια που διέρχονται από το άτομο θα παρέχει την απαραίτητη ενέργεια. Αλλά εδώ είναι η σύλληψη. Για να μεταφέρει ένα ηλεκτρόνιο από σειρά σε σειρά, ένα φωτόνιο πρέπει να έχει μια αυστηρά καθορισμένη ποσότητα ενέργειας, διαφορετικά θα πετάξει. Αυτό συμβαίνει με το γυαλί. Οι σειρές είναι τόσο μακριά μεταξύ τους που η ενέργεια ενός φωτονίου ορατού φωτός απλά δεν αρκεί για να μετακινήσει ηλεκτρόνια μεταξύ τους.

Και τα φωτόνια του υπεριώδους φάσματος έχουν αρκετή ενέργεια, έτσι απορροφώνται, και εδώ, όσο σκληρά και να προσπαθήσετε, κρυμμένοι πίσω από το γυαλί, δεν θα μαυρίσετε. Στον αιώνα που πέρασε από την παραγωγή του γυαλιού, οι άνθρωποι έχουν εκτιμήσει πλήρως τη μοναδική ιδιότητά του να είναι συμπαγής και διαφανής. Από παράθυρα που αφήνουν το φως της ημέρας και προστατεύουν από τα στοιχεία, μέχρι συσκευές που σας επιτρέπουν να κοιτάξετε μακριά στο διάστημα ή να παρατηρήσετε μικροσκοπικούς κόσμους.

Στερήστε από τον σύγχρονο πολιτισμό το γυαλί και τι θα μείνει από αυτό; Παραδόξως, σπάνια σκεφτόμαστε πόσο σημαντικό είναι. Πιθανώς, αυτό συμβαίνει επειδή, όντας διαφανές, το γυαλί παραμένει αόρατο και ξεχνάμε ότι είναι.

Ως παιδί, κάποτε ρώτησα τον πατέρα μου: "Γιατί το γυαλί αφήνει το φως να περάσει;" Μέχρι εκείνη τη στιγμή είχα μάθει ότι το φως είναι ένα ρεύμα σωματιδίων που ονομάζονται φωτόνια, και μου φαινόταν εκπληκτικό πώς ένα τόσο μικρό σωματίδιο μπορούσε να πετάξει μέσα από χοντρό γυαλί. Ο πατέρας απάντησε: «Επειδή είναι διάφανο». Σιώπησα, γιατί κατάλαβα ότι το «διάφανο» είναι απλώς συνώνυμο της έκφρασης «μεταδίδει φως», και ο πατέρας δεν ξέρει πραγματικά την απάντηση. Ούτε στα σχολικά βιβλία δεν υπήρχε απάντηση, αλλά θα ήθελα να μάθω. Γιατί το γυαλί αφήνει το φως να περάσει;

Απάντηση

Οι φυσικοί αποκαλούν το φως όχι μόνο ορατό φως, αλλά και αόρατη υπέρυθρη ακτινοβολία, υπεριώδη ακτινοβολία, ακτίνες Χ, ακτινοβολία γάμμα, ραδιοκύματα. Τα υλικά που είναι διαφανή σε ένα μέρος του φάσματος (για παράδειγμα, στο πράσινο φως) μπορεί να είναι αδιαφανή σε άλλα μέρη του φάσματος (το κόκκινο γυαλί, για παράδειγμα, δεν μεταδίδει πράσινες ακτίνες). Το συνηθισμένο γυαλί δεν μεταδίδει υπεριώδη ακτινοβολία και το γυαλί χαλαζία είναι διαφανές στην υπεριώδη ακτινοβολία. Τα υλικά που είναι διαφανή στις ακτίνες Χ είναι υλικά που δεν μεταδίδουν καθόλου το ορατό φως. Και τα λοιπά.

Το φως αποτελείται από σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια. Τα φωτόνια διαφορετικού «χρώματος» (συχνότητας) μεταφέρουν διαφορετικά μέρη ενέργειας.

Τα φωτόνια μπορούν να απορροφηθούν από την ύλη, μεταφέροντας ενέργεια σε αυτήν και θερμαίνοντάς την (πολύ γνωστό σε όλους όσους έκαναν ηλιοθεραπεία στην παραλία). Το φως μπορεί να ανακλάται από την ύλη, πέφτοντας στα μάτια μας μετά από αυτό, έτσι βλέπουμε αντικείμενα γύρω μας και στο απόλυτο σκοτάδι, όπου δεν υπάρχουν πηγές φωτός, δεν βλέπουμε τίποτα. Και το φως μπορεί να περάσει μέσα από μια ουσία - και τότε λέμε ότι αυτή η ουσία είναι διαφανής.

Διαφορετικά υλικά απορροφούν, αντανακλούν και μεταδίδουν φως σε διαφορετικές αναλογίες και επομένως διαφέρουν ως προς τις οπτικές τους ιδιότητες (πιο σκούρο και ανοιχτόχρωμο, διαφορετικά χρώματα, γυαλάδα, διαφάνεια): η αιθάλη απορροφά το 95% του φωτός που πέφτει πάνω της και ένας γυαλισμένος ασημένιος καθρέφτης αντανακλά το 98% του φωτός. Δημιούργησε ένα υλικό που βασίζεται σε νανοσωλήνες άνθρακα, το οποίο αντανακλά μόνο τα 45 χιλιοστά του προσπίπτοντος φωτός.

Προκύπτουν ερωτήματα: πότε ένα φωτόνιο απορροφάται από την ύλη, πότε ανακλάται και πότε διέρχεται από την ύλη; Τώρα μας ενδιαφέρει μόνο η τρίτη ερώτηση, αλλά εν τω βάθει θα απαντήσουμε στην πρώτη.

Η αλληλεπίδραση φωτός και ύλης είναι η αλληλεπίδραση φωτονίων με ηλεκτρόνια. Ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να απορροφήσει ένα φωτόνιο και μπορεί να εκπέμψει ένα φωτόνιο. Δεν υπάρχει ανάκλαση φωτονίων. Η ανάκλαση των φωτονίων είναι μια διαδικασία δύο σταδίων: η απορρόφηση ενός φωτονίου και η επακόλουθη εκπομπή του ίδιου ακριβώς φωτονίου.

Τα ηλεκτρόνια σε ένα άτομο μπορούν να καταλάβουν μόνο ορισμένες τροχιές, καθεμία από τις οποίες έχει το δικό της ενεργειακό επίπεδο. Το άτομο κάθε χημικού στοιχείου χαρακτηρίζεται από το δικό του σύνολο ενεργειακών επιπέδων, δηλαδή τις επιτρεπόμενες τροχιές ηλεκτρονίων (το ίδιο ισχύει για τα μόρια, τους κρυστάλλους, τη συμπυκνωμένη κατάσταση της ύλης: η αιθάλη και το διαμάντι έχουν τα ίδια άτομα άνθρακα, αλλά το οπτικό Οι ιδιότητες των ουσιών είναι διαφορετικές· τα μέταλλα, το λεπτό ανακλαστικό φως, είναι διαφανή και αλλάζουν ακόμη και χρώμα (πράσινος χρυσός) εάν κατασκευαστούν από αυτά λεπτές μεμβράνες· το άμορφο γυαλί δεν μεταδίδει υπεριώδη ακτινοβολία και από τα ίδια μόρια οξειδίου του πυριτίου, το κρυσταλλικό γυαλί είναι διαφανές σε υπεριώδης).

Έχοντας απορροφήσει ένα φωτόνιο ορισμένης ενέργειας (χρώμα), το ηλεκτρόνιο μετακινείται σε υψηλότερη τροχιά. Αντίθετα, έχοντας εκπέμψει ένα φωτόνιο, το ηλεκτρόνιο κινείται σε χαμηλότερη τροχιά. Τα ηλεκτρόνια μπορούν να απορροφήσουν και να εκπέμψουν όχι φωτόνια, αλλά μόνο εκείνα των οποίων η ενέργεια (το χρώμα) αντιστοιχεί στη διαφορά στα ενεργειακά επίπεδα του συγκεκριμένου ατόμου.

Έτσι, το πώς συμπεριφέρεται το φως όταν συναντά την ύλη (αντανακλά, απορροφά, διέρχεται) εξαρτάται από το ποια είναι τα επιτρεπόμενα ενεργειακά επίπεδα μιας δεδομένης ουσίας και ποια ενέργεια έχουν τα φωτόνια (δηλαδή τι χρώμα είναι το φως που πέφτει στην ουσία).

Προκειμένου ένα φωτόνιο να απορροφηθεί από ένα από τα ηλεκτρόνια ενός ατόμου, πρέπει να έχει μια αυστηρά καθορισμένη ενέργεια που να αντιστοιχεί στη διαφορά ενέργειας οποιωνδήποτε δύο ενεργειακών επιπέδων του ατόμου, διαφορετικά θα πετάξει μπροστά. Στο γυαλί, η απόσταση μεταξύ των επιμέρους ενεργειακών επιπέδων είναι μεγάλη και ούτε ένα φωτόνιο ορατού φωτός δεν έχει την αντίστοιχη ενέργεια, η οποία θα ήταν αρκετή για ένα ηλεκτρόνιο, έχοντας απορροφήσει ένα φωτόνιο, να μπορέσει να μεταπηδήσει σε υψηλότερο επίπεδο ενέργειας. Επομένως, το γυαλί μεταδίδει φωτόνια του ορατού φωτός. Αλλά τα φωτόνια του υπεριώδους φωτός έχουν επαρκή ενέργεια, έτσι τα ηλεκτρόνια απορροφούν αυτά τα φωτόνια και το γυαλί διατηρεί το υπεριώδες. Στο γυαλί χαλαζία, η απόσταση μεταξύ των επιτρεπόμενων ενεργειακών επιπέδων (ενεργειακό χάσμα) είναι ακόμη μεγαλύτερη και επομένως τα φωτόνια όχι μόνο του ορατού αλλά και του υπεριώδους φωτός δεν έχουν αρκετή ενέργεια για να τα απορροφήσουν τα ηλεκτρόνια και να πάνε στα ανώτερα επιτρεπόμενα επίπεδα.

Έτσι, τα φωτόνια του ορατού φωτός περνούν μέσα από το γυαλί επειδή δεν έχουν την κατάλληλη ενέργεια για να μετακινήσουν τα ηλεκτρόνια σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο, και επομένως το γυαλί φαίνεται διαφανές.

Προσθέτοντας ακαθαρσίες στο γυαλί που έχουν διαφορετικό ενεργειακό φάσμα, μπορεί να γίνει έγχρωμο - το γυαλί θα απορροφήσει φωτόνια ορισμένων ενεργειών και θα μεταδώσει τα υπόλοιπα φωτόνια του ορατού φωτός.