لماذا يستطيع الضوء أن ينفذ عبر الزجاج؟

(دان تري) - الخصائص غير المتبلورة هي السبب الأساسي وراء مرور الضوء عبر الزجاج ولكن ليس عبر الخشب.

الأبواب الزجاجية الشفافة تسمح لنا برؤية العالم الخارجي مباشرة من داخل المنزل (صورة: جيتي).

في الحياة العصرية، أصبح الزجاج مادة لا غنى عنها، فهو موجود في كل مكان، من المنازل والمحلات التجارية إلى المباني المكتبية.

سواء كان الجو مشمسًا أو ممطرًا، فإن النوافذ الزجاجية الشفافة تسمح لنا بالاستمتاع بالمناظر الخارجية دون القلق بشأن الطقس.

ومع ذلك، فإن قلة من الناس يفهمون حقا آلية عمل هذه المادة ولماذا يستطيع الضوء اختراقها بسهولة.

ظهرت النوافذ الزجاجية لأول مرة في إنجلترا في القرن السابع عشر. ومنذ ذلك الحين، استمرت صناعة الزجاج في التطور، مما أدى إلى ظهور المنتجات المتينة والشفافة تمامًا التي نمتلكها اليوم.

وتستمر الأبحاث المتعلقة بالزجاج، وتتجه نحو تطبيقات أكثر تقدماً، مثل المواد ذات التنظيف الذاتي أو حتى الزجاج الذي يمكنه أن يشفي نفسه بعد الكسر.

لماذا يستطيع الضوء أن ينفذ عبر الزجاج؟

أبواب زجاجية شفافة تسمح للضوء الطبيعي بالدخول إلى المنزل (صورة: بينتريست).

ترتبط شفافية الزجاج ارتباطًا وثيقًا ببنيته غير المتبلورة. يُصنع الزجاج بصهر الرمل (الذي يحتوي على بلورات الكوارتز) في درجات حرارة عالية (أكثر من 1600 درجة مئوية)، ثم تبريده بسرعة.

تؤدي هذه العملية إلى عدم حصول الذرات والجزيئات على الوقت الكافي للترتيب في ترتيب معين، مما يؤدي إلى تشكيل مادة صلبة غير متبلورة - وهي حالة وسيطة بين المادة الصلبة والسائلة.

يوضح البروفيسور فيليب موريارتي من جامعة نوتنغهام بالمملكة المتحدة: "في المواد مثل الزجاج، تحتاج الإلكترونات إلى قدر كبير من الطاقة للقفز بين مستويات الطاقة، ولا تتمتع فوتونات الضوء المرئي بالقوة الكافية لتحفيز هذه القفزة.

بدلًا من امتصاصه أو انعكاسه، يمر الضوء ببساطة عبره. ولهذا السبب، نستطيع الرؤية عبر الزجاج، لأنه شفاف للضوء المرئي.

كما قارنها بالورق: "السبب الذي يجعلك لا تستطيع الرؤية من خلال ورقة ولكن يمكنك الرؤية بسهولة من خلال ورقة سميكة من الزجاج هو أن الزجاج غير متبلور، لذلك ليس لديه نظام، ولكن ليس لديه العديد من العيوب.

على مقياس الطول الموجي للضوء، يكون الزجاج متجانسًا. يتكون الورق من ألياف عديدة، وهذه الألياف - حجمها، قطرها، عرضها، ومسافاتها - لا تتغير كثيرًا مع طول موجة الضوء، وبالتالي تُشتت الضوء. والنتيجة هي ورقة معتمة، تمنع الضوء من المرور.

تؤثر عملية التصنيع على انتقال الضوء

ولإنشاء زجاج شفاف، يتم تسخين رمل الكوارتز إلى درجة انصهاره، مما يؤدي إلى انهيار البنية البلورية للكوارتز.

عند تبريدها بسرعة، تتحول المادة إلى مادة صلبة غير متبلورة. كما تساعد عملية التبريد السريع على تشكيل المادة وتصلبها، وتحويلها إلى زجاج نوافذ مألوف.

ولتحسين عملية الإنتاج، وجد العلماء طريقة لخفض درجة ذوبان الرمل عن طريق إضافة كربونات الصوديوم.

ومع ذلك، يُقلل هذا من مقاومة الزجاج الكيميائية. وللتغلب على ذلك، يُضاف كربونات الكالسيوم كمُثبِّت، مما يُحسِّن من مقاومة الزجاج للصدمات.

بفضل التحسينات المستمرة في عمليات التصنيع، يمكننا الآن الاستمتاع بالضوء الطبيعي من خلال النوافذ الزجاجية مع الحفاظ على سلامتنا من العناصر والبيئة الخارجية.

وتستمر الأبحاث المتعلقة بالزجاج في فتح العديد من التطبيقات المحتملة الأخرى في المستقبل.

المصدر: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/vi-sao-anh-sang-co-the-xuyen-qua-kinh-20250818011425290.htm