Чому скло прозоре
Якщо заглиблюватися в цю тему, то вона може здатися більшості людей досить важкою і незрозумілою, тому що порушується багато фізичних процесів в таких областях, як оптика, квантова механіка і хімія. Для загального ознайомлення краще скористатися більш легкою мовою оповідання, який буде зрозумілий багатьом користувачам.
Отже, відомо, що всі тіла складаються з молекул, а молекули, в свою чергу, - з атомів, будова яких досить просте. У центрі атома знаходиться складається з протонів і нейтронів ядро, навколо нього на своїх орбітах обертаються електрони. Світло також влаштований досить просто. Треба тільки уявити його потоком кульок-фотонів, що вилітають з ліхтарика, на які реагують наші очі. Якщо поставити між очима і ліхтариком бетонну стінку, то світло стане невидимим. Але якщо посвітити на дану стінку ліхтарем з боку спостерігача, то можна побачити, як промені світла відбиваються від бетону і знову потрапляють в очі. Цілком логічно, що кульки-фотони не проходять через бетонну перешкоду через те, що вони б'ються об електрони, які рухаються з такою неймовірною швидкістю, що фотон світла не може проникнути крізь електронні орбіти до ядра і в підсумку відбивається вже від електронів.
Однак чому ж світло проникає крізь скляні перепони? Адже всередині скла теж є молекули й атоми. Якщо взяти досить товсте скло, то летить фотон обов'язково повинен мати справу з ними, так як атомів в кожній крупинці скла просто неміряна кількість. У цьому випадку все залежить від того, як відбуваються зіткнення електронів з фотонами. Наприклад, коли по обертається навколо протона електрону вдаряється фотон, то вся його енергія переходить до електрона. Фотон поглинається ним і зникає. У свою чергу, електрон отримує додаткову енергію (ту, яка була у фотона) і з її допомогою переміщається на більш високу орбіту, починаючи таким чином обертатися далі від ядра. Зазвичай далекі орбіти менш стійкі, тому через деякий час електрон випускає взяту частинку і повертається на свою стійку орбіту. Іспущенний фотон відправляється в будь-яку довільну сторону, після чого поглинається якимось сусіднім атомом. Він продовжить блукати в речовині до тих пір, поки не випромінюючи назад або в кінцевому підсумку не піде, як в конкретному випадку, на нагрів стіни з бетону.
Важливим є те, що електронні орбіти розташовані навколо атомного ядра не хаотично. У атомів кожного хімічного елемента є чітко сформований набір рівнів або орбіт, тобто електрон не в змозі піднятися вище або опуститися нижче. Він має можливість перескочити тільки на чіткий проміжок вниз або вгору. А всі ці рівні відрізняються різною енергією. Тому виходить, що тільки фотон з якоїсь певної, точно заданої енергією в змозі направити електрон на більш високу орбіту.
Виходить, що серед трьох летять фотонів з різними показниками заряду енергії тільки той стикується з атомом, у якого енергія буде точно дорівнює різниці енергій між рівнями окремо взятого конкретного атома. Решта пролетять мимо і не зможуть надати електрону задану порцію енергії для можливості переходу на інший рівень.
Прозорість скла пояснюється тим, що електрони в його атомах розташовані на таких орбітах, що для їх переходу на більш високий рівень необхідна енергія, якої недостатньо у фотона видимого світла. З цієї причини фотон не стикалися з атомами і досить легко проходить крізь скло.
Скажемо відразу, твердження, що чим потужніший і яскравіше джерело світла, тим буде більше енергії у фотонів, невірне. Потужність залежить від більшої їх кількості. При цьому енергія кожної окремо взятої частинки світла однакова. Як же знайти фотони з різними зарядами енергії? Для цього треба згадати, що світло - це все-таки не просто потік кульок-частинок, це ще і хвиля. Різні фотони відрізняються між собою різною довжиною хвилі. І чим вище частота коливань, тим частка несе більш потужний заряд енергії. Низькочастотні фотони несуть мало енергії, високочастотні - багато. До перших відносяться радіохвилі і інфрачервоне світло. До других - рентгенівське випромінювання. Відомий нашому оку світло знаходиться десь посередині. У той же час, наприклад, той же бетон є прозорим для радіохвиль, для гамма-випромінювання і інфрачервоного випромінювання, але непрозорий для ультрафіолету, рентгена і видимого світла.
Голосуй зірками за статтю!