למה אור יכול לעבור דרך זכוכית?

(דן טרי) - התכונה האמורפית היא הסיבה הבסיסית לכך שאור עובר דרך זכוכית אך לא דרך עץ.

דלתות זכוכית שקופות מאפשרות לנו לראות את העולם החיצון היישר מתוך הבית (צילום: Getty).

בחיים המודרניים, זכוכית הפכה לחומר הכרחי, הנמצא בכל מקום, החל מבתים, חנויות ועד בנייני משרדים.

בין אם יש שמש או גשם, חלונות הזכוכית השקופים מאפשרים לנו ליהנות מהנוף בחוץ מבלי לדאוג למזג האוויר.

עם זאת, מעטים באמת מבינים את מנגנון הפעולה ומדוע אור יכול לחדור בקלות לחומר המוכר הזה.

חלונות זכוכית הופיעו לראשונה באנגליה במאה ה-17. מאז, תעשיית הזכוכית המשיכה להתפתח, וסיפקה את המוצרים העמידים והשקיפים לחלוטין שאנו רואים כיום.

המחקר על זכוכית נמשך, ומתקדם לעבר יישומים מתקדמים יותר, כגון חומרים המתנקים מעצמם או אפילו זכוכית שיכולה לרפא את עצמה לאחר שבירה.

למה אור יכול לעבור דרך זכוכית?

דלתות זכוכית שקופות מאפשרות לאור טבעי לחדור לתוך הבית (צילום: פינטרסט).

שקיפותה של זכוכית קשורה קשר הדוק למבנה האמורפי שלה. זכוכית מיוצרת על ידי המסת חול (המכיל גבישי קוורץ) בטמפרטורות גבוהות (מעל 1,600 מעלות צלזיוס), ולאחר מכן קירורה מהיר.

תהליך זה גורם לכך שלאטומים ולמולקולות יש זמן להסתדר בסדר מסוים, ויוצרים מוצק אמורפי - מצב ביניים בין מוצק לנוזל.

פרופסור פיליפ מוריארטי מאוניברסיטת נוטינגהאם, בריטניה, מסביר: "בחומרים כמו זכוכית, אלקטרונים זקוקים לאנרגיה רבה כדי לקפוץ בין רמות אנרגיה, ופוטונים של אור נראה אינם חזקים מספיק כדי לעורר את הקפיצה הזו."

במקום להיספג או להוחזר, האור פשוט עובר דרכו. זו הסיבה שאנחנו יכולים לראות דרך זכוכית, כי היא שקופה לאור נראה."

הוא גם השווה זאת לנייר: "הסיבה שאי אפשר לראות דרך דף נייר אבל אפשר לראות בקלות דרך דף זכוכית עבה היא שזכוכית היא אמורפית, ולכן אין לה סדר, אבל גם אין לה הרבה פגמים."

בסולם אורכי הגל של האור, זכוכית היא אחידה. נייר מורכב מסיבים רבים, וסיבים אלה - גודלם, קוטרם, רוחבם, מרווחיהם - אינם משתנים הרבה עם אורך הגל של האור, ולכן הם מפזרים אור. התוצאה היא נייר אטום, שאינו מאפשר לאור לעבור דרכו.

תהליך הייצור משפיע על העברת האור

כדי ליצור זכוכית שקופה, חול קוורץ מחומם לנקודת ההיתוך שלו, מה שגורם לפירוק מבנה הגביש של הקוורץ.

כאשר החומר מקורר במהירות, הוא הופך למוצק אמורפי. תהליך הקירור המהיר גם מסייע לעצב ולהקשות את החומר, והופך אותו לזכוכית חלון מוכרת.

כדי לייעל את תהליך הייצור, מדענים מצאו דרך להוריד את טמפרטורת ההיתוך של חול על ידי הוספת נתרן פחמתי.

עם זאת, הדבר מפחית את העמידות הכימית של הזכוכית. כדי להתגבר על כך, מוסיפים סידן פחמתי כמייצב, מה שמשפר את עמידות הזכוכית בפני פגיעות.

הודות לשיפורים מתמידים בתהליכי הייצור, אנו יכולים כיום ליהנות מאור טבעי דרך חלונות זכוכית תוך הגנה מפני פגעי מזג האוויר והסביבה החיצונית.

מחקר על זכוכית ממשיך לפתוח יישומים פוטנציאליים רבים נוספים בעתיד.

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