Warum kann Licht durch Glas hindurchdringen?

(Dan Tri) - Die amorphe Eigenschaft ist der grundlegende Grund dafür, dass Licht durch Glas hindurchgeht, aber nicht durch Holz.

Transparente Glastüren ermöglichen es uns, die Außenwelt direkt vom Inneren des Hauses aus zu sehen (Foto: Getty).

Im modernen Leben ist Glas zu einem unverzichtbaren Material geworden, das überall präsent ist, von Wohnhäusern über Geschäfte bis hin zu Bürogebäuden.

Ob Sonne oder Regen, durch die klaren Glasfenster können wir den Ausblick nach draußen genießen, ohne uns Gedanken über das Wetter machen zu müssen.

Allerdings verstehen nur wenige Menschen wirklich den Wirkungsmechanismus und warum Licht dieses vertraute Material so leicht durchdringen kann.

Glasfenster tauchten erstmals im 17. Jahrhundert in England auf. Seitdem hat sich die Glasindustrie stetig weiterentwickelt und liefert die langlebigen und vollkommen transparenten Produkte, die wir heute kennen.

Die Glasforschung wird fortgesetzt und zielt auf fortschrittlichere Anwendungen ab, wie zum Beispiel selbstreinigende Materialien oder sogar Glas, das sich nach einem Bruch selbst reparieren kann.

Warum kann Licht durch Glas hindurchdringen?

Transparente Glastüren lassen natürliches Licht ins Haus eindringen (Foto: Pinterest).

Die Transparenz von Glas hängt eng mit seiner amorphen Struktur zusammen. Glas wird hergestellt, indem Sand (der Quarzkristalle enthält) bei hohen Temperaturen (über 1600 Grad Celsius) geschmolzen und anschließend schnell abgekühlt wird.

Bei diesem Prozess haben die Atome und Moleküle keine Zeit, sich in einer bestimmten Ordnung anzuordnen, wodurch ein amorpher Feststoff entsteht – ein Zwischenzustand zwischen fest und flüssig.

Professor Philip Moriarty von der Universität Nottingham, Großbritannien, erklärt: „In Materialien wie Glas benötigen Elektronen viel Energie, um zwischen Energieniveaus zu springen, und Photonen des sichtbaren Lichts sind nicht stark genug, um diesen Sprung auszulösen.“

Anstatt absorbiert oder reflektiert zu werden, dringt Licht einfach hindurch. Deshalb können wir durch Glas sehen, weil es für sichtbares Licht transparent ist.

Er verglich es auch mit Papier: „Der Grund, warum man nicht durch ein Blatt Papier hindurchsehen kann, aber problemlos durch eine dicke Glasscheibe, ist, dass Glas amorph ist, also keine Ordnung aufweist, aber auch nicht viele Defekte hat.“

Auf der Wellenlängenskala des Lichts ist Glas homogen. Papier besteht aus vielen Fasern, deren Größe, Durchmesser, Breite und Abstand sich mit der Wellenlänge des Lichts kaum verändern, wodurch das Licht gestreut wird. Das Ergebnis ist ein undurchsichtiges Papier, das kein Licht durchlässt.

Der Herstellungsprozess beeinflusst die Lichtdurchlässigkeit

Zur Herstellung von Klarglas wird Quarzsand bis zu seinem Schmelzpunkt erhitzt, wodurch die Kristallstruktur des Quarzes zerstört wird.

Bei schneller Abkühlung verwandelt sich das Material in einen amorphen Feststoff. Der schnelle Abkühlprozess trägt außerdem dazu bei, das Material zu formen und zu härten, wodurch es zu dem bekannten Fensterglas wird.

Um den Produktionsprozess zu optimieren, haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, die Schmelztemperatur von Sand durch die Zugabe von Natriumcarbonat zu senken.

Dies verringert jedoch die chemische Beständigkeit des Glases. Um dem entgegenzuwirken, wird Calciumcarbonat als Stabilisator hinzugefügt, wodurch die Schlagfestigkeit des Glases verbessert wird.

Dank ständiger Verbesserungen der Herstellungsverfahren können wir heute natürliches Licht durch Glasfenster genießen und sind gleichzeitig vor den Elementen und der äußeren Umgebung geschützt.

Die Forschung an Glas eröffnet immer neue Anwendungsmöglichkeiten für die Zukunft.

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