Ang pangunahing katangian ng salamin ay ang transparency nito. At, marahil, marami ang nagtaka: "Bakit mayroon itong pag-aari na ito?" Sa katunayan, salamat sa kalidad na ito, ang salamin ay naging laganap at malawakang ginagamit sa pang-araw-araw na buhay.

Kung susuriin natin nang mas malalim ang paksang ito, maaaring mukhang mahirap at hindi maintindihan ng karamihan ng mga tao, dahil maraming pisikal na proseso ang apektado sa mga lugar tulad ng optika, mekanika ng quantum at kimika. Para sa pangkalahatang impormasyon, mas mainam na gumamit ng mas simpleng wikang pagsasalaysay na mauunawaan ng maraming gumagamit.

Kaya, alam na ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng mga molekula, at ang mga molekula, sa turn, ay gawa sa mga atomo, na ang istraktura ay medyo simple. Sa gitna ng atom ay may isang nucleus na binubuo ng mga proton at neutron, kung saan umiikot ang mga electron sa kanilang mga orbit. Ang pag-iilaw ay medyo simple din. Kailangan mo lang isipin ito bilang isang stream ng mga photon ball na lumilipad mula sa isang flashlight, kung saan tumutugon ang ating mga mata. Kung maglalagay ka ng konkretong pader sa pagitan ng iyong mga mata at ng flashlight, ang liwanag ay magiging invisible. Ngunit kung magpapasikat ka ng flashlight sa dingding na ito mula sa gilid ng nagmamasid, makikita mo kung paano naaaninag ang mga sinag ng liwanag mula sa kongkreto at muling nahuhulog sa mga mata. Ito ay lubos na lohikal na ang mga photon ball ay hindi dumaan sa isang kongkretong hadlang dahil sa ang katunayan na sila ay tumama sa mga electron, na gumagalaw sa napakalaking bilis na ang isang photon ng liwanag ay hindi maaaring tumagos sa pamamagitan ng mga orbit ng elektron sa nucleus at sa huli ay makikita mula sa mga electron.

Gayundin sa paksa: Bakit nagiging dilaw ang foam rubber?

Gayunpaman, bakit tumagos ang liwanag sa mga hadlang na salamin? Pagkatapos ng lahat, sa loob ng salamin ay mayroon ding mga molekula at atomo. Kung kukuha ka ng isang medyo makapal na baso, kung gayon ang isang lumilipad na photon ay dapat bumangga sa kanila, dahil mayroon lamang isang hindi masusukat na bilang ng mga atomo sa bawat butil ng baso. Sa kasong ito, ang lahat ay nakasalalay sa kung paano bumangga ang mga electron sa mga photon. Halimbawa, kapag ang isang photon ay tumama sa isang electron na umiikot sa paligid ng isang proton, ang lahat ng enerhiya nito ay napupunta sa electron. Ang photon ay sinisipsip nito at nawawala. Sa turn, ang electron ay tumatanggap ng karagdagang enerhiya (na kung saan ang photon ay nagkaroon) at sa tulong nito ay gumagalaw sa isang mas mataas na orbit, kaya nagsisimulang umikot nang higit pa mula sa nucleus. Karaniwan, ang mga malalayong orbit ay hindi gaanong matatag, kaya pagkaraan ng ilang oras ang electron ay naglalabas ng kinuhang particle at bumalik sa kanyang matatag na orbit. Ang emitted photon ay ipinadala sa anumang di-makatwirang direksyon, pagkatapos nito ay hinihigop ng ilang kalapit na atom. Ito ay patuloy na gumagala sa sangkap hanggang sa ito ay ilalabas pabalik o kalaunan ay pumunta, tulad ng sa isang partikular na kaso, upang magpainit ng isang kongkretong pader.

Gayundin sa paksa: Bakit nagsabon ang sabon?

Ang mahalagang bagay ay ang mga orbit ng elektron ay hindi random na matatagpuan sa paligid ng atomic nucleus. Ang mga atomo ng bawat elemento ng kemikal ay may malinaw na nabuong hanay ng mga antas o orbit, iyon ay, ang elektron ay hindi kayang tumaas nang mas mataas o bumaba nang mas mababa. Siya ay may kakayahang tumalon lamang ng isang malinaw na puwang pababa o pataas. At lahat ng antas na ito ay may iba't ibang enerhiya. Samakatuwid, lumalabas na ang isang photon lamang na may isang tiyak, tiyak na tinukoy na enerhiya ay maaaring magdirekta ng isang elektron sa isang mas mataas na orbit.

Lumalabas na sa tatlong lumilipad na photon na may iba't ibang mga tagapagpahiwatig ng singil ng enerhiya, isang dock lamang na may isang atom na ang enerhiya ay eksaktong katumbas ng pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng mga antas ng isang partikular na atom. Ang natitira ay lilipad at hindi makakapagbigay sa elektron ng isang partikular na bahagi ng enerhiya upang makalipat sa ibang antas.

Ang transparency ng salamin ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga electron sa mga atom nito ay matatagpuan sa gayong mga orbit na ang kanilang paglipat sa isang mas mataas na antas ay nangangailangan ng enerhiya, na hindi sapat para sa isang photon ng nakikitang liwanag. Para sa kadahilanang ito, ang photon ay hindi bumangga sa mga atomo at madaling dumaan sa salamin.

Gayundin sa paksa: Paano mapahusay ang hydrolysis?

Sabihin natin kaagad na ang pahayag na mas malakas at mas maliwanag ang pinagmumulan ng liwanag, mas maraming enerhiya ang magkakaroon ng mga photon, ay hindi tama. Ang kapangyarihan ay nakasalalay sa higit sa kanila. Sa kasong ito, ang enerhiya ng bawat indibidwal na particle ng liwanag ay pareho. Paano makahanap ng mga photon na may iba't ibang singil sa enerhiya? Upang gawin ito, kailangan nating tandaan na ang liwanag ay hindi lamang isang stream ng mga bola-particle, ito ay isang alon din. Ang iba't ibang mga photon ay may iba't ibang mga wavelength. At kung mas mataas ang dalas ng oscillation, mas malakas ang particle na nagdadala ng singil ng enerhiya. Ang mga low-frequency na photon ay nagdadala ng kaunting enerhiya, ang mga high-frequency ay nagdadala ng maraming. Ang una ay kinabibilangan ng mga radio wave at infrared na ilaw. Ang pangalawa ay X-ray radiation. Ang liwanag na nakikita ng ating mga mata ay nasa gitna. Kasabay nito, halimbawa, ang parehong kongkreto ay transparent sa mga radio wave, gamma radiation at infrared radiation, ngunit opaque sa ultraviolet, x-ray at nakikitang liwanag.

07.02.2017 15:49 850

Bakit transparent ang salamin?

Ang salamin ay isang napakahalagang materyal na ginagamit ng mga tao sa iba't ibang bahagi ng buhay. Ang mga bintana, pinggan, salamin, lente ng salamin, atbp. ay ginawa mula rito...

Isipin mo lang: bumalik ka mula sa paaralan at natuklasan na walang salamin sa mga bintana ng iyong apartment. Nawala rin sa bahay ang lahat ng mga babasagin. Gusto mong tingnan ang iyong nagulat na mukha sa salamin, ngunit wala rin ito doon... At wala na tayong maraming iba pang kapaki-pakinabang na bagay ngayon kung hindi lumitaw ang salamin sa takdang panahon.

Sa aming artikulo, sasabihin namin sa iyo ang kasaysayan ng salamin, kung paano ito dumating sa ating buhay at kung bakit ito ay napakalinaw. Sino ang nag-imbento ng kapaki-pakinabang, marupok na materyal na ito? Kakatwa - walang sinuman. Ang katotohanan ay ang salamin ay nilikha ng kalikasan mismo.

Noong unang panahon, maraming milyong taon bago lumitaw ang unang tao sa mundo, mayroon nang salamin. At ito ay nabuo mula sa unang mainit at pagkatapos ay pinalamig na lava na sumabog sa ibabaw mula sa mga bulkan. Ang natural na salamin na ito ay tinatawag na ngayong obsidian.

Gayunpaman, hindi sila pinapayagang magpakinang, halimbawa, mga bintana. At hindi lamang dahil walang mga bintana noon, kundi pati na rin dahil ang natural na salamin ay may maruming kulay abong kulay, at talagang walang makikita sa pamamagitan nito.

Kaya paano lumitaw ang salamin na angkop para sa pagkonsumo, iyon ay, transparent? Natuto na siguro ang mga tao na maghugas nito? Sayang, ang natural na salamin ay marumi hindi mula sa labas, ngunit mula sa loob, kaya kahit na ang pinaka-modernong detergent ay hindi makakatulong dito ...

Mayroong ilang mga alamat tungkol sa kung paano unang ginawa ng mga tao ang salamin na malapit sa modernong salamin. Ang lahat ng mga ito ay napaka monotonous at ang kanilang kahulugan ay nagmumula sa katotohanan na ang mga manlalakbay, na walang mga bato para sa apuyan sa kamay, ay gumamit ng mga piraso ng natural na soda.

Bukod dito, nangyari ito sa disyerto o sa baybayin ng isang reservoir, kung saan palaging may buhangin. At sa gayon, sa ilalim ng impluwensya ng apoy, ang soda at buhangin ay natunaw at pinagsama, na bumubuo ng salamin. Ang mga tao ay naniniwala sa mga alamat na ito sa mahabang panahon. Ngunit kamakailan lamang ay naging malinaw na ang lahat ng ito ay hindi totoo, dahil ang init na nagmumula sa apoy ay hindi sapat para sa naturang rafting.

Ang mga tao ay nagsimulang gumawa ng salamin gamit ang kanilang sariling mga kamay higit sa 5 libong taon na ang nakalilipas, sa Egypt. Totoo, kahit na noon ay hindi ito transparent, ngunit dahil sa katotohanan na mayroong mga dayuhang dumi sa buhangin, mayroon itong berde o asul na tint. Ngunit unti-unti sa Silangan natutunan nilang alisin ang mga dumi na ito. Sa paghusga sa pamamagitan ng mga paghuhukay, ang mga unang produktong salamin ay mga kuwintas.

Maya-maya ay sinimulan na nilang takpan ng baso ang mga pinggan. At kinailangan ng mga tao ng isa pang 2 libong taon upang matutunan kung paano ito ganap na gawa sa salamin. Napakahalaga ng sikreto ng paggawa ng salamin noong mga panahong iyon anupat ang pamahalaan ng Venice sa simula ng ika-13 siglo ay nagpadala ng mga espesyal na tao sa silangan upang alamin. Bilang resulta, nakuha ng mga Venetian ang lihim na ito.

Nag-set up sila ng kanilang sariling produksyon at nagawang gawing mas transparent ang salamin, na nahulaan na magdagdag ng kaunting lead sa komposisyon nito. Sa una, ang salamin ay ginawa sa Venice mismo. Labis na takot ang mga lokal na awtoridad na baka may makaalam ng lihim ng produksyon, kaya ang lugar kung saan matatagpuan ang mga pagawaan na ito ay palaging kinulong ng mga sundalo.

Wala sa mga manggagawang kasangkot sa paggawa ng salamin ang may karapatang umalis sa lungsod. Para sa anumang pagtatangka na gawin ito, hindi lamang ang gumagawa ng salamin mismo, kundi pati na rin ang kanyang buong pamilya ay sinentensiyahan ng kamatayan. Sa huli, napagpasyahan na ilipat ang mga workshop sa isla ng Murano. Mas mahirap tumakas mula roon, at mahirap ding makarating doon.

Noong 1271, natutunan ng mga tagagiling ng Venetian na gumawa ng mga lente mula sa salamin, na sa una ay hindi masyadong hinihiling. Ngunit noong 1281 naisip nila kung paano ipasok ang mga ito sa mga espesyal na idinisenyong frame. Ganito ang hitsura ng mga unang baso. Noong una ay napakamahal ng mga ito na napakahusay na regalo kahit para sa mga hari at emperador.

Sa pagtatapos ng ika-15 siglo, nang matutunan ng Venice na gumawa ng mga kagamitang babasagin, ang mga produkto ng Murano (na pinangalanan sa isla kung saan ginawa ang mga ito) ay naging napakapopular sa buong mundo kung kaya't kailangang gumawa ng karagdagang mga barko upang maihatid ang mga ito.

Ngunit nagpatuloy ang mga pagpapabuti ng salamin sa ibang pagkakataon. Dumating ang oras, at ang mga tao ay nagkaroon ng ideya na takpan ito ng isang espesyal na tambalan - amalgam, at sa gayon ay lumitaw ang mga salamin.

Sa Russia, nagsimula ang paggawa ng salamin isang libong taon na ang nakalilipas, sa mga maliliit na workshop. At noong 1634, ang unang pabrika ng salamin ay itinayo malapit sa Moscow.

Ang mga optical na katangian ng salamin ay nauugnay sa mga tampok na katangian ng pakikipag-ugnayan ng mga light ray na may salamin. Ito ang mga optical na katangian na tumutukoy sa kagandahan at pagka-orihinal ng pandekorasyon na pagproseso ng mga produktong salamin.

Repraksyon at pagpapakalat nailalarawan ang mga pattern ng pagpapalaganap ng liwanag sa isang sangkap depende sa istraktura nito. Ang repraksyon ng liwanag ay isang pagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag kapag ito ay pumasa mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, na naiiba mula sa una sa halaga ng bilis ng pagpapalaganap.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 6 ang landas ng beam habang dumadaan ito sa isang plane-parallel glass plate. Ang sinag ng insidente ay bumubuo ng mga anggulo na may normal sa interface sa pagitan ng media sa punto ng insidente. Kung ang sinag ay napupunta mula sa hangin patungo sa salamin, kung gayon ang i ay ang anggulo ng saklaw, ang r ay ang anggulo ng repraksyon (sa figure i>r, dahil sa hangin ang bilis ng pagpapalaganap ng mga light wave ay mas malaki kaysa sa salamin, sa kasong ito. ang hangin ay isang medium na optically mas mababa kaysa sa salamin).

Ang repraksyon ng liwanag ay nailalarawan sa pamamagitan ng kamag-anak na refractive index - ang ratio ng bilis ng liwanag sa daluyan kung saan ang liwanag ay bumaba sa interface sa bilis ng liwanag sa pangalawang daluyan. Ang refractive index ay tinutukoy mula sa kaugnayan n=sin i/sin r. Ang relative refractive index ay walang sukat, at para sa transparent media air-glass ay palaging mas malaki kaysa sa pagkakaisa. Halimbawa, ang mga repraktibo na indeks (kamag-anak sa hangin): tubig - 1.33, kristal na salamin - 1.6, - 2.47.

kanin. 7. Prismatic (dispersive) spectrum a - agnas ng isang light beam sa pamamagitan ng isang prisma; b- mga hanay ng kulay ng nakikitang bahagi

Banayad na pagpapakalat ay ang pag-asa ng refractive index sa dalas ng liwanag (haba ng daluyong). Ang normal na dispersion ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas ng refractive index na may pagtaas ng dalas o pagbaba ng wavelength.

Dahil sa dispersion, ang isang sinag ng liwanag na dumadaan sa isang glass prism ay bumubuo ng isang rainbow stripe sa isang screen na naka-install sa likod ng prism - isang prismatic (dispersive) spectrum (Fig. 7a). Sa spectrum, ang mga kulay ay matatagpuan sa isang tiyak na pagkakasunud-sunod, simula sa violet at nagtatapos sa pula (Larawan 7.6).

Ang dahilan para sa agnas ng liwanag (dispersion) ay ang pagtitiwala ng refractive index sa dalas ng liwanag (wavelength): mas mataas ang dalas ng liwanag (mas maikling wavelength), mas mataas ang refractive index. Sa prismatic spectrum, ang mga violet ray ay may pinakamataas na dalas at pinakamaikling wavelength, at ang mga pulang sinag ay may pinakamababang dalas at pinakamahabang haba ng daluyong, samakatuwid, ang mga violet ray ay na-refracted nang higit sa mga pula.

Ang refractive index at dispersion ay nakasalalay sa komposisyon ng salamin, at ang refractive index ay nakasalalay din sa density. Kung mas mataas ang density, mas mataas ang refractive index. Ang CaO, Sb 2 O 3, PbO, BaO, ZnO at alkaline oxide ay nagdaragdag ng refractive index, ang pagdaragdag ng SiO 2 ay binabawasan ito. Ang pagpapakalat ay tumataas sa pagpapakilala ng Sb 2 O 3 at PbO. Ang CaO at BaO ay may mas malakas na epekto sa refractive index kaysa sa dispersion. Para sa paggawa ng mga mataas na artistikong produkto at de-kalidad na pinggan na sumasailalim sa paggiling, ang salamin na naglalaman ng hanggang 30% PbO ay pangunahing ginagamit, dahil ang PbO ay makabuluhang pinatataas ang refractive index at dispersion.

Reflection ng liwanag- isang phenomenon na naobserbahan kapag ang liwanag ay bumagsak sa interface ng dalawang optically dissimilar media at binubuo ng pagbuo ng isang reflected wave na nagpapalaganap mula sa interface papunta sa parehong medium kung saan nagmumula ang incident wave. Ang pagmuni-muni ay nailalarawan sa pamamagitan ng koepisyent ng pagmuni-muni, na katumbas ng ratio ng sinasalamin na pagkilos ng ilaw sa insidente ng isa.

Humigit-kumulang 4% ng liwanag ang nakikita mula sa ibabaw ng salamin. Ang epekto ng pagmuni-muni ay pinahusay ng pagkakaroon ng maraming pinakintab na ibabaw (pag-ukit ng brilyante, faceting).

Kung ang mga iregularidad ng interface ay maliit kumpara sa wavelength ng liwanag ng insidente, ang specular na pagmuni-muni ay nangyayari; kung ang mga iregularidad ay mas malaki kaysa sa wavelength, ang nagkakalat na pagmuni-muni ay nangyayari, kung saan ang liwanag ay nakakalat ng ibabaw sa lahat ng posibleng direksyon. Ang pagmuni-muni ay tinatawag na pumipili kung ang pagmuni-muni ay hindi pareho para sa liwanag ng iba't ibang mga wavelength. Ipinapaliwanag ng selective reflection ang kulay ng mga opaque na katawan.

Pagkalat ng ilaw- isang kababalaghan na naobserbahan sa panahon ng pagpapalaganap ng mga light wave sa isang daluyan na may random na ibinahagi na mga inhomogeneities at binubuo sa pagbuo ng mga pangalawang alon na nagpapalaganap sa lahat ng posibleng direksyon.

Sa ordinaryong transparent na salamin, halos hindi nangyayari ang pagkalat ng liwanag. Kung ang ibabaw ng salamin ay hindi pantay (frosted glass) o inhomogeneities (crystals, inclusions) ay pantay na ipinamamahagi sa buong salamin, kung gayon ang mga light wave ay hindi maaaring dumaan sa salamin nang hindi nakakalat at samakatuwid ang naturang salamin ay malabo.

Paghahatid at pagsipsip ng liwanag ay ipinaliwanag tulad ng sumusunod. Kapag ang isang light beam ng intensity I 0 ay dumaan sa isang transparent na medium (substance), ang intensity ng paunang daloy ay humina at ang light beam na lumalabas mula sa medium ay magkakaroon ng intensity 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.

Ang pagsipsip ay binabawasan ang pangkalahatang translucency ng baso, na para sa malinaw na soda-lime na baso ay humigit-kumulang 93%. Ang light absorption ay iba para sa iba't ibang wavelength, kaya naman ang mga tinted na baso ay may iba't ibang kulay. Ang kulay ng salamin (Talahanayan 2), na nakikita ng mata, ay tinutukoy ng kulay ng bahaging iyon ng sinag ng liwanag na dumaan sa salamin na hindi sinisipsip.

Ang mga tagapagpahiwatig ng paghahatid (pagsipsip) sa nakikitang rehiyon ng spectrum ay mahalaga para sa pagtatasa ng kulay ng varietal, signal at iba pang mga kulay na baso, sa infrared na rehiyon - para sa mga teknolohikal na proseso ng pagtunaw ng salamin at paghubog ng mga produkto (thermal transparency ng baso), sa ultraviolet - para sa mga katangian ng pagganap ng mga baso (ang mga produktong gawa sa uviol glass ay dapat magpadala ng mga sinag ng ultraviolet, at dapat na harangan ang mga lalagyan).

Birefringence- bifurcation ng isang light beam kapag dumadaan sa isang optically anisotropic medium, i.e. isang medium na may iba't ibang mga katangian sa iba't ibang direksyon (halimbawa, karamihan sa mga kristal). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari dahil ang refractive index ay nakasalalay sa direksyon ng electric vector ng light wave. Ang isang sinag ng liwanag na pumapasok sa isang kristal ay nabubulok sa dalawang sinag - karaniwan at hindi pangkaraniwan. Ang mga bilis ng pagpapalaganap ng mga sinag na ito ay iba. Ang birefringence ay sinusukat sa pamamagitan ng pagkakaiba sa landas ng mga sinag, nm/cm.

Kapag ang salamin ay hindi pantay na pinalamig o pinainit, ang mga panloob na stress ay lumitaw sa loob nito, na nagiging sanhi ng birefringence, i.e. ang salamin ay inihalintulad sa isang birefringent na kristal, halimbawa quartz, mica, gypsum. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ginagamit upang kontrolin ang kalidad ng glass heat treatment, pangunahin ang pagsusubo at pag-tempera.

Tulad ng alam mo, ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng mga molekula, at ang mga molekula ay binubuo ng mga atomo. Ang mga atomo ay hindi rin kumplikado (sa aming simpleng paglalarawan sa dulo ng daliri). Sa gitna ng bawat atom ay may isang nucleus na binubuo ng isang proton, o isang grupo ng mga proton at neutron, at sa paligid nito, ang mga electron ay umiikot sa isang bilog sa kanilang mga electron orbits/orbitals.

Simple lang din ang ilaw. Kalimutan natin (sino ang nakaalala) tungkol sa wave-particle duality at Maxwell's equation, hayaan ang liwanag na maging stream ng mga photon ball na lumilipad mula sa isang flashlight diretso sa ating mga mata.

Ngayon, kung maglalagay tayo ng konkretong pader sa pagitan ng flashlight at ng mata, hindi na natin makikita ang liwanag. At kung sisikatan tayo ng flashlight sa dingding na ito mula sa ating gilid, makikita natin ang kabaligtaran, dahil ang sinag ng liwanag ay masasalamin mula sa semento at tatama sa ating mata. Ngunit ang liwanag ay hindi dumaan sa kongkreto.

Ito ay lohikal na ipagpalagay na ang mga photon ball ay makikita at hindi dumaan sa kongkretong pader dahil tinamaan nila ang mga atomo ng sangkap, i.e. kongkreto. Mas tiyak, tinamaan nila ang mga electron, dahil ang mga electron ay umiikot nang napakabilis na ang photon ay hindi tumagos sa pamamagitan ng electron orbital patungo sa nucleus, ngunit nagba-bounce off at makikita mula sa electron.

Bakit dumadaan ang liwanag sa isang glass wall? Pagkatapos ng lahat, sa loob ng salamin ay mayroon ding mga molekula at atomo, at kung kukuha ka ng sapat na makapal na baso, anumang photon ay dapat na maaga o huli ay bumangga sa isa sa mga ito, dahil mayroong trilyon na mga atomo sa bawat butil ng salamin! Ang lahat ay tungkol sa kung paano nabangga ang mga electron sa mga photon. Kunin natin ang pinakasimpleng kaso, ang isang electron ay umiikot sa isang proton (ito ay isang hydrogen atom) at isipin na ang electron na ito ay tinamaan ng isang photon.

Ang lahat ng enerhiya ng photon ay inililipat sa elektron. Sinasabi nila na ang photon ay hinihigop ng elektron at nawala. At ang elektron ay nakatanggap ng karagdagang enerhiya (na dala ng photon) at mula sa karagdagang enerhiya na ito ay tumalon ito sa isang mas mataas na orbit at nagsimulang lumipad nang higit pa mula sa nucleus.

Kadalasan, ang mas mataas na mga orbit ay hindi gaanong matatag, at pagkaraan ng ilang oras, ang electron ay maglalabas ng photon na ito, i.e. "papalayain siya sa kalayaan", at babalik siya sa kanyang mababang matatag na orbit. Ang ibinubuga na photon ay lilipad sa isang ganap na random na direksyon, pagkatapos ay maa-absorb ng isa pang kalapit na atom, at mananatiling gumagala sa substance hanggang sa hindi sinasadyang ilabas ito pabalik, o sa huli ay magpapainit ng isang kongkretong pader.

Ngayon ay dumating ang masayang bahagi. Ang mga orbit ng elektron ay hindi matatagpuan saanman sa paligid ng nucleus ng isang atom. Ang bawat atom ng bawat elemento ng kemikal ay may malinaw na tinutukoy at may hangganan na hanay ng mga antas o orbit. Ang isang elektron ay hindi maaaring tumaas ng kaunti o mas mababa ng kaunti. Maaari itong tumalon lamang ng isang napakalinaw na pagitan pataas o pababa, at dahil ang mga antas na ito ay naiiba sa enerhiya, nangangahulugan ito na ang isang photon lamang na may tiyak at napaka-tumpak na tinukoy na enerhiya ang maaaring itulak ang elektron sa isang mas mataas na orbit.

Lumalabas na kung mayroon tayong tatlong photon na lumilipad na may iba't ibang mga enerhiya, at isa lamang ang may eksaktong katumbas ng pagkakaiba ng enerhiya sa pagitan ng mga antas ng isang partikular na atom, ang photon na ito lamang ang "mabangga" sa atom, ang natitira ay lilipad, literal na “sa pamamagitan ng atom” , dahil hindi nila maibibigay ang elektron ng malinaw na tinukoy na bahagi ng enerhiya para sa paglipat sa ibang antas.

Paano natin mahahanap ang mga photon na may iba't ibang enerhiya?

Tila na mas malaki ang bilis, mas mataas ang enerhiya, alam ito ng lahat, ngunit ang lahat ng mga photon ay lumilipad sa parehong bilis - ang bilis ng liwanag!

Siguro kung mas maliwanag at mas malakas ang pinagmumulan ng liwanag (halimbawa, kung kukuha ka ng searchlight ng hukbo sa halip na isang flashlight), mas magkakaroon ng enerhiya ang mga photon? Hindi. Sa isang malakas at maliwanag na spotlight beam mayroon lamang mas malaking bilang ng mga photon mismo, ngunit ang enerhiya ng bawat indibidwal na photon ay eksaktong kapareho ng sa mga lumilipad mula sa isang patay na flashlight.

At dito kailangan pa rin nating tandaan na ang liwanag ay hindi lamang isang stream ng mga bola-particle, kundi isang alon din. Ang iba't ibang mga photon ay may iba't ibang mga wavelength, i.e. iba't ibang natural na frequency. At kung mas mataas ang dalas ng oscillation, mas malakas ang singil ng enerhiya na dinadala ng photon.

Ang mga low-frequency na photon (infrared light o radio waves) ay nagdadala ng kaunting enerhiya, ang mga high-frequency (ultraviolet light o x-ray) ay nagdadala ng maraming. Ang nakikitang liwanag ay nasa gitna. Dito nakasalalay ang susi sa transparency ng salamin! Ang lahat ng mga atomo sa salamin ay may mga electron sa gayong mga orbit na upang lumipat sa isang mas mataas na kailangan nila ng isang push ng enerhiya, na hindi sapat para sa mga photon ng nakikitang liwanag. Samakatuwid, ito ay dumadaan sa salamin nang hindi halos bumabangga sa mga atomo nito.

Ngunit ang mga ultraviolet photon ay nagdadala ng enerhiya na kinakailangan para sa mga electron na lumipat mula sa orbit patungo sa orbit, kaya naman sa liwanag ng ultraviolet ang ordinaryong salamin ng bintana ay ganap na itim at malabo.

Bukod dito, kung ano ang kawili-wili. Ang sobrang lakas ay masama din. Ang enerhiya ng isang photon ay dapat na eksaktong katumbas ng enerhiya ng paglipat sa pagitan ng mga orbit, kung saan ang anumang sangkap ay transparent sa ilang haba (at mga frequency) ng mga electromagnetic wave, at hindi transparent sa iba, dahil ang lahat ng mga sangkap ay binubuo ng iba't ibang mga atomo at kanilang mga pagsasaayos .

Halimbawa, ang kongkreto ay transparent sa mga radio wave at infrared radiation, opaque sa nakikitang liwanag at ultraviolet, hindi transparent sa X-ray, ngunit muli transparent (sa ilang lawak) sa gamma radiation.

Ito ang dahilan kung bakit tama na sabihin na ang salamin ay transparent sa nakikitang liwanag. At para sa mga radio wave. At para sa gamma radiation. Ngunit ito ay malabo sa ultraviolet light. At halos hindi transparent sa infrared na ilaw.

At kung matatandaan din natin na ang nakikitang liwanag ay hindi rin lahat puti, ngunit binubuo ng iba't ibang mga wavelength (i.e. mga kulay) mula pula hanggang madilim na asul, magiging humigit-kumulang na malinaw kung bakit ang mga bagay ay may iba't ibang kulay at lilim, kung bakit ang mga rosas ay pula, at ang mga violet ay asul.

Bakit ang mga gas ay transparent, ngunit ang mga solid ay hindi?

Ang temperatura ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel sa kung ang isang partikular na sangkap ay solid, likido o gas. Sa normal na presyon sa ibabaw ng lupa sa temperatura na 0 degrees Celsius at mas mababa, ang tubig ay isang solid. Sa temperatura sa pagitan ng 0 at 100 degrees Celsius, ang tubig ay isang likido. Sa temperaturang higit sa 100 degrees Celsius, ang tubig ay isang gas. Ang singaw mula sa kawali ay kumakalat sa buong kusina nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon. Batay sa itaas, ipagpalagay natin na posible na makakita sa pamamagitan ng mga gas, ngunit ito ay imposible sa pamamagitan ng mga solido. Ngunit ang ilang mga solido, tulad ng salamin, ay kasing transparent ng hangin. Paano ito gumagana? Karamihan sa mga solid ay sumisipsip ng liwanag na bumabagsak sa kanila. Ang bahagi ng hinihigop na liwanag na enerhiya ay ginagamit upang painitin ang katawan. Karamihan sa liwanag ng insidente ay naaaninag. Samakatuwid, nakikita natin ang isang matibay na katawan, ngunit hindi natin ito nakikita.

mga konklusyon

Ang isang substance ay lumilitaw na transparent kapag ang light quanta (photon) ay dumaan dito nang hindi naa-absorb. Ngunit ang mga photon ay may iba't ibang enerhiya, at ang bawat kemikal na tambalan ay sumisipsip lamang ng mga photon na may naaangkop na enerhiya. Ang nakikitang liwanag—mula pula hanggang violet—ay may napakaliit na hanay ng mga enerhiya ng photon. At tiyak na ang hanay na ito ay hindi interesado sa silikon dioxide, ang pangunahing bahagi ng salamin. Samakatuwid, ang mga photon ng nakikitang liwanag ay dumadaan sa salamin na halos walang harang.

Ang tanong ay hindi kung bakit ang salamin ay transparent, ngunit bakit ang ibang mga bagay ay hindi transparent. Ang lahat ay tungkol sa mga antas ng enerhiya kung saan matatagpuan ang mga electron sa isang atom. Maaari mong isipin ang mga ito bilang iba't ibang mga hilera sa isang stadium. Ang elektron ay may isang tiyak na lugar sa isa sa mga hilera. Gayunpaman, kung mayroon siyang sapat na enerhiya, maaari siyang tumalon sa isa pang hilera. Sa ilang mga kaso, ang pagsipsip ng isa sa mga photon na dumadaan sa atom ay magbibigay ng kinakailangang enerhiya. Ngunit mayroong isang catch. Upang ilipat ang isang electron mula sa hilera patungo sa hilera, ang photon ay dapat magkaroon ng isang mahigpit na tinukoy na dami ng enerhiya, kung hindi, ito ay lilipad. Ito ang nangyayari sa salamin. Ang mga hilera ay napakalayo na ang enerhiya ng isang nakikitang liwanag na photon ay hindi sapat upang ilipat ang mga electron sa pagitan nila.

At ang mga photon sa ultraviolet spectrum ay may sapat na enerhiya, kaya sila ay nasisipsip, at gaano man kahirap subukan, hindi ka makakakuha ng tan kung magtatago ka sa likod ng salamin. Sa loob ng siglo na lumipas mula noong ginawa ang salamin, lubos na pinahahalagahan ng mga tao ang natatanging katangian nito na parehong matigas at transparent. Mula sa mga bintanang pumapasok sa liwanag ng araw at nagpoprotekta mula sa mga elemento, hanggang sa mga instrumento na nagbibigay-daan sa iyo na sumilip sa malayo sa kalawakan o pagmasdan ang mga mikroskopikong mundo.

Alisin ang modernong sibilisasyon ng salamin, at ano ang natitira rito? Kakatwa, bihira nating isipin kung gaano ito kahalaga. Marahil ito ay nangyayari dahil, sa pagiging transparent, ang salamin ay nananatiling hindi nakikita, at nakakalimutan natin na naroroon ito.

Noong bata pa ako, tinanong ko minsan ang aking ama, “Bakit pinahihintulutan ng salamin na dumaan ang liwanag?” Noon ay nalaman ko na ang liwanag ay isang stream ng mga particle na tinatawag na photon, at tila kamangha-mangha sa akin kung paano lumipad ang gayong maliit na butil sa makapal na salamin. Sumagot ang ama: "Dahil ito ay malinaw." Nanatili akong tahimik, dahil naintindihan ko na ang "transparent" ay kasingkahulugan lamang ng expression na "nagpapadala ng liwanag," at hindi talaga alam ng tatay ko ang sagot. Wala ring sagot sa mga aklat-aralin sa paaralan, ngunit gusto kong malaman. Bakit nagpapadala ng liwanag ang salamin?

Sagot

Tinatawag ng mga physicist ang liwanag hindi lamang nakikitang liwanag, kundi pati na rin ang invisible infrared radiation, ultraviolet radiation, X-ray, gamma radiation, at radio waves. Ang mga materyal na transparent sa isang bahagi ng spectrum (halimbawa, berdeng ilaw) ay maaaring malabo sa ibang bahagi ng spectrum (pulang salamin, halimbawa, ay hindi nagpapadala ng berdeng sinag). Ang ordinaryong salamin ay hindi nagpapadala ng ultraviolet radiation, ngunit ang quartz glass ay transparent sa ultraviolet radiation. Ang mga materyal na hindi nagpapadala ng nakikitang liwanag ay transparent sa X-ray. atbp.

Ang liwanag ay binubuo ng mga particle na tinatawag na photon. Ang mga photon ng iba't ibang "kulay" (mga frequency) ay nagdadala ng iba't ibang bahagi ng enerhiya.

Ang mga photon ay maaaring ma-absorb ng materya, naglilipat ng enerhiya at nagpapainit nito (tulad ng alam ng sinumang nag-sunbath sa beach). Ang liwanag ay maaaring maaninag mula sa isang sangkap, pagkatapos ay pumapasok sa ating mga mata, kaya nakikita natin ang mga bagay sa paligid natin, ngunit sa ganap na kadiliman, kung saan walang mga pinagmumulan ng liwanag, wala tayong nakikita. At ang liwanag ay maaaring dumaan sa isang sangkap - at pagkatapos ay sinasabi namin na ang sangkap na ito ay transparent.

Ang iba't ibang mga materyales ay sumisipsip, sumasalamin at nagpapadala ng liwanag sa iba't ibang mga sukat at samakatuwid ay naiiba sa kanilang mga optical na katangian (mas madidilim at mas magaan, iba't ibang kulay, liwanag, transparency): ang soot ay sumisipsip ng 95% ng liwanag na insidente dito, at ang isang pinakintab na pilak na salamin ay sumasalamin sa 98% ng liwanag. Isang materyal na nakabatay sa carbon nanotubes ay nilikha na sumasalamin lamang sa 45 thousandths ng isang porsyento ng liwanag ng insidente.

Ang mga tanong ay lumitaw: kailan ang isang photon ay hinihigop ng isang sangkap, kailan ito nasasalamin, at kailan ito dumadaan sa isang sangkap? Interesado lang kami ngayon sa pangatlong tanong, ngunit sasagutin namin ang una sa daan.

Ang pakikipag-ugnayan ng liwanag at bagay ay ang pakikipag-ugnayan ng mga photon sa mga electron. Ang isang electron ay maaaring sumipsip ng isang photon at maaaring maglabas ng isang photon. Walang repleksyon ng mga photon. Ang pagmuni-muni ng photon ay isang dalawang hakbang na proseso: ang pagsipsip ng isang photon at ang kasunod na paglabas ng eksaktong parehong photon.

Ang mga electron sa isang atom ay may kakayahang sakupin lamang ang ilang mga orbit, na ang bawat isa ay may sariling antas ng enerhiya. Ang atom ng bawat elemento ng kemikal ay nailalarawan sa sarili nitong hanay ng mga antas ng enerhiya, ibig sabihin, pinahihintulutang mga orbit ng mga electron (ang parehong naaangkop sa mga molekula, kristal, condensed na estado ng bagay: ang soot at brilyante ay may parehong carbon atoms, ngunit ang optical properties ng magkaiba ang mga sangkap; ang mga metal, perpektong sumasalamin sa liwanag, ay transparent at nagbabago pa nga ng kulay (berdeng ginto) kung ang mga manipis na pelikula ay ginawa mula sa kanila; ang amorphous na salamin ay hindi nagpapadala ng ultraviolet radiation, at ang mala-kristal na salamin na ginawa mula sa parehong mga molekula ng silicon oxide ay transparent sa ultraviolet radiation).

Ang pagkakaroon ng pagsipsip ng isang photon ng isang tiyak na enerhiya (kulay), ang elektron ay gumagalaw sa isang mas mataas na orbit. Sa kabaligtaran, sa paglabas ng isang photon, ang elektron ay gumagalaw sa isang mas mababang orbit. Ang mga electron ay maaaring sumipsip at naglalabas ng hindi anumang mga photon, ngunit ang mga lamang na ang enerhiya (kulay) ay tumutugma sa pagkakaiba sa mga antas ng enerhiya ng isang partikular na atom.

Kaya, kung paano kumikilos ang liwanag kapag nakasalubong nito ang isang substance (nasasalamin, na-absorb, dumaan) ay depende sa kung ano ang pinapayagang mga antas ng enerhiya ng substance at kung anong enerhiya ang mayroon ang mga photon (ibig sabihin, kung anong kulay ang insidente ng liwanag sa substance).

Upang ang isang photon ay masipsip ng isa sa mga electron sa isang atom, dapat itong magkaroon ng isang mahigpit na tinukoy na enerhiya, na tumutugma sa pagkakaiba sa mga energies ng alinmang dalawang antas ng enerhiya ng atom, kung hindi, ito ay lilipad. Sa salamin, ang distansya sa pagitan ng mga indibidwal na antas ng enerhiya ay malaki, at walang isang photon ng nakikitang liwanag ang may katumbas na enerhiya, na magiging sapat para sa isang elektron, na sumisipsip ng isang photon, upang tumalon sa isang mas mataas na antas ng enerhiya. Samakatuwid, ang salamin ay nagpapadala ng mga photon ng nakikitang liwanag. Ngunit ang mga photon ng ultraviolet light ay may sapat na enerhiya, kaya ang mga electron ay sumisipsip ng mga photon na ito at hinaharangan ng salamin ang ultraviolet radiation. Sa quartz glass, ang distansya sa pagitan ng pinapayagang mga antas ng enerhiya (energy gap) ay mas malaki at samakatuwid ang mga photon na hindi lamang nakikita, kundi pati na rin ang ultraviolet light ay walang sapat na enerhiya para sa mga electron na sumipsip sa kanila at lumipat sa itaas na pinapayagang mga antas.

Kaya, ang mga photon ng nakikitang liwanag ay lumilipad sa salamin dahil wala silang naaangkop na enerhiya upang itulak ang mga electron sa isang mas mataas na antas ng enerhiya, at ang salamin samakatuwid ay lumilitaw na transparent.

Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga dumi na may ibang spectrum ng enerhiya sa salamin, maaari itong gawing kulay - ang salamin ay sumisipsip ng mga photon ng ilang partikular na enerhiya at magpapadala ng iba pang mga photon ng nakikitang liwanag.