Почему стекло прозрачное?

Посмотрите в окно. Наденьте очки, если носите их, можете захватить еще и бинокль или увеличительное стекло. Что вы видите? Что бы это ни было, это точно не слои стекла прямо перед глазами, но задумывались ли вы когда-то, как, что то настолько твердое может быть невидимым.

Что бы разобратся, надо понять, что такое стекло и откуда оно берется? Все начинается с земной коры, где самыми распостраненными элементами являются кремний и кислород, обьеденяясь они образуют - диоксид кремния молекулы, которого выстраиваются в виде монокристала известного, как кварц. Кварц можна найти в песке, именно из него образуется большинство песчинок. Он же основной компонент почти всех видов стекла. Разумеется вы заметили, что стекло - не слеплено из множества кусочков кварца и не спроста. Прежде всего грани песчинок и небольшие дефекты кристалической структуры отражают и рассеевпют падающий на них свет, но когда кварц нагревают, дополнительная энергия заставляет молекулы колебатся. Удерживающая их вместе связь разрушается и кварц стангвится жидким, точно так же, как лед превращается в воду, но в отличии от воды жидкий диоксид кремния при охлаждении не образует кристалов. Вместо этого молекулы теряющие энергию все мешьше и меньше способны восстановить упорядоченую форму. В результате получается, то, что принято называть аморфным телом. Твердое вещество с хаотической структурой жидкости, которая позволяет молекулам легко заполнять любые пустоты. На микроскопическом уровне поверхность стекла становится таком, что падающий на нее свет не рассеивается в разных напрямлениях, но это все еще не обьясняет, почему свет может проходить сквозь стекло, а не поглощатся, как в случае с другими твердыми телами.

Для обьяснения нам нужно вернутся на субатомный уровень. Вам скорее всего извесно, что атом состоит из ядра с движущимися вокруг него електронами, но вы можете быть удивлены, если в основном - это пустое пространство. По-сути если бы атом был размером со спортивный стадион, то ядро было горошеной в центре, а електроны частичками песка на дальних сидениях. По этому там остается достаточно места для проходящего света, что бы не встретится с этими частицами. Так, что вопрос скорее не в том, почему стекло прозрачное, а в том, почему другие материалы нет? Ответ кроется в наличии разных енергетических уровней, которые могут иметь електроны в атоме. Представьте это, как разные ряды сидений на трибунах стадиона. Изначально електрону дается сидение в определенном ряду и он может перескочить на сидение получше, но только при наличии енергии, если повезет, поглотив один из фотонов проходящих через атом он получит нужное количество енергии, но есть загвоздка, если электрону не хватит енергии фотона для перемещения в следующий ряд, то фотон просто пройдет мимо. Именно это и случается в стекле, ряды находятся так далеко, что фотон не можить обеспечить электрону достаточно енергии для перемещения. С другой стороны фотоны ультрафиолета дают, как раз нужное количество и по этому поглощаютя. Вот, почему нельзя загорень через стекло, это удивительное свойство быть одновременно твердым и прозрачным, в течении веков находит стеклу множество преминений от окон, которые пропускаю свет и укрывают от непогоды до линз, которые позволяют видеть уникальные миры далеко за пределами нашей планеты и самые маленькие совсем рядом. Сложно представить современное общество без стекла, однако столь востребованый материал заслуживает более пристального внимания. Мы даже забываем о его существовании, но ведь в безликости и невидимости стекла и заключается его главное полезное качество.