Miért tud áthaladni a fény az üvegen?

(Dan Tri) - Az amorf tulajdonság az alapvető oka annak, hogy a fény áthalad az üvegen, de nem a fán.

Az átlátszó üvegajtók lehetővé teszik, hogy a házon belülről lássuk a külvilágot (Fotó: Getty).

A modern életben az üveg nélkülözhetetlen anyaggá vált, mindenhol jelen van, a házaktól, üzletektől az irodaépületekig.

Akár süt a nap, akár esik az eső, az átlátszó üvegablakoknak köszönhetően élvezhetjük a kinti kilátást anélkül, hogy aggódnunk kellene az időjárás miatt.

Azonban kevesen értik igazán a működési mechanizmust, és azt, hogy a fény miért tud könnyen áthatolni ezen az ismerős anyagon.

Az üvegablakok először a 17. században jelentek meg Angliában. Azóta az üvegipar folyamatosan fejlődött, és ma is tartós és tökéletesen átlátszó termékeket kínál.

Az üveggel kapcsolatos kutatások folytatódnak, a fejlettebb alkalmazások felé haladva, mint például az öntisztító anyagok vagy akár az olyan üveg, amely törés után képes magától meggyógyulni.

Miért tud áthaladni a fény az üvegen?

Az átlátszó üvegajtók lehetővé teszik a természetes fény bejutását a házba (Fotó: Pinterest).

Az üveg átlátszósága szorosan összefügg amorf szerkezetével. Az üveget úgy állítják elő, hogy a kvarckristályokat tartalmazó homokot magas hőmérsékleten (1600 Celsius-fok felett) megolvasztják, majd gyorsan lehűtik.

Ez a folyamat azt okozza, hogy az atomoknak és molekuláknak nincs idejük egy bizonyos sorrendbe rendeződni, amorf szilárd anyagot képezve - egy köztes állapotot a szilárd és a folyékony halmazállapot között.

Philp Moriarty professzor, a Nottinghami Egyetem munkatársa így magyarázza: „Az olyan anyagokban, mint az üveg, az elektronoknak sok energiára van szükségük az energiaszintek közötti ugráshoz, és a látható fény fotonjai nem elég erősek ahhoz, hogy ezt az ugrást kiváltsák.

A fény nem nyelődik el vagy verődik vissza, hanem egyszerűen áthalad rajta. Ezért látunk az üvegen keresztül, mert az átlátszó a látható fény számára."

A papírhoz is hasonlította: „Azért nem látsz át egy papírlapon, de könnyen átlátsz egy vastag üveglapon, mert az üveg amorf, tehát nincs benne rendezettség, de nincsenek hibái sem.”

A fény hullámhossz-skáláján az üveg egyenletes. A papír sok szálból áll, és ezek a szálak – méretük, átmérőjük, szélességük, távolságuk – nem változnak jelentősen a fény hullámhosszával, így szórják a fényt. Az eredmény egy átlátszatlan papír, amely nem engedi át a fényt.

A gyártási folyamat befolyásolja a fényáteresztést

Az üvegtisztaság eléréséhez a kvarchomokot olvadáspontjáig hevítik, ami a kvarc kristályszerkezetének lebomlását okozza.

Gyors lehűlés hatására az anyag amorf szilárd anyaggá alakul. A gyors hűtési folyamat segít az anyag formálásában és keményítésében is, így a megszokott ablaküveggé alakul.

A gyártási folyamat optimalizálása érdekében a tudósok találtak egy módszert a homok olvadáspontjának csökkentésére nátrium-karbonát hozzáadásával.

Ez azonban csökkenti az üveg kémiai ellenálló képességét. Ennek leküzdésére kalcium-karbonátot adnak hozzá stabilizátorként, ami javítja az üveg ütésállóságát.

A gyártási folyamatok folyamatos fejlesztésének köszönhetően ma már az üvegablakokon keresztül élvezhetjük a természetes fényt, miközben védve vagyunk az elemektől és a külső környezettől.

Az üveggel kapcsolatos kutatások a jövőben számos további potenciális alkalmazási lehetőséget nyitnak meg.

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