ガラスは何故透明なのか

   

こんにちわ ぜち です。

 

ここのところずっと不思議に思っていることがあるので、書いてみようと思う。

ガラスの特徴。

ガラスの最大の特徴は固体物質なのに、透明であるという事だ。

 

この透明な物質は人類には欠かせない最大の進歩ではないか言い切るのはちょっと大げさかもしれない。

ありとあらゆるものに使われる透明な物質なくしては、現在の生活は考えられないと思う。

 

ガラスに限らず透明な物質は何処にでも存在し、考えれば考えるほど何故透明なのかという疑問が湧いてくる。

 

液体や気体には透明のものが多くて、なんとなく理解は出来るのだが、いや理解してる訳ではなく、液体や気体は固まっていなくて流動性があるから、透明なのは直感的に理解出来るような気がしているだけだ。

 

固体であるガラスは何故透明なのかが、どうしても理解が出来ない。

ガラスに限らず、アクリル、プラスチック、ビニール袋なども固体なのに透明だが、やはりガラスが最も透明な物質の代表だからガラスについて考えてみたい。

流動性がないのにもかかわらず、光を通して透けて見える原理がわからない。

ネットで調べれば、色々と出てはくるのだが、どれも、自分を十分に納得させる迄に至っていない。

 

一つわかったのは、ガラスは非結晶体だという事だ。

透明な物質は大概、非結晶体らしい。

 

結晶体は分子が規則正しく並んでいる為、光が通る隙間が無いらしいが、非結晶体は、分子がバラバラになっている為、隙間だらけだから通り抜けるらしい。

 

大雑把な言い方がになるが、光が反射するから透明に見えないし、反射しなければ透明という事らしい。

では、何故反射しなくて突き抜けてしまうのか。

 

意外と知らない隙間だらけの原子の構造

 

原子の構造というと、よく理科や物理の時間に出てきた、原子核の周りを電子が回っているようなモデルを想像するが、あのモデルは実際には見えないのだ。

 

計算上、モデルとして描かれたものであって、説明するのに理解がしやすいからだ。

原子の配列までは確認出来るが(見えるとは違う)、原子核や周囲を高速でまわっているであろう電子は、あまりにも小さくて確認できないらしい。

 

どれ位小さいかというと、原子がスポーツスタジアム位の大きさだとすると、原子核はその中心にぽつんとある小さな豆粒のようなもので、電子はスタンドにある砂粒のような大きさだ。

なので、スポーツスタジアムの全体を見ても、豆粒の原子核と砂粒の電子は探し出して見る事は出来ないだろう。

 

したがって原子というのは、空間だらけなので、光はその中を簡単にすり抜けられるのが容易に想像出来ると思う。

ましてや、非結晶体のため、原子と原子のすきまがたくさん出来るので、余計に光がぬけやすいと分かる。

 

何故、物質は透明じゃないのかという疑問

 

ここまでは、なんとなく理解できるのだが、では、何故、透明かではなく、逆に他の物質は何故透明ではないのかという疑問が湧く。

こんなに隙間だらけの原子の集まりなのに、透明な物質と透明じゃない物質の違いはなんなのかという事だ。

これから先はどうにも理解が難しい。

 

砂粒である電子は、座る席がきまっているが、ちょうどよいエネルギーレベルの光である光子が来ると、光子のエネルギーを電子が吸収して座る列をかえてしまうのだ。

だから、光子と同じエネルギーを持つ電子が多いと光が吸収されてする抜けられない為、透明にはならないという事だ。

 

これがなんとも理解不能である。そもそも光ってなんなのかとい疑問が湧いてくる。エネルギーには違いないが、物質なのかどうか、、。

光は光子という素粒子という事らしいが、ここまで来ると殆ど物理学の世界で、我々凡人が理解するのは、非常に苦しい。

 

じゃあ素粒子はなんなの?ていう事になるのだが、物質の最小単位の事で、陽子、中性子、電子といったところか。

もうガラスが何故透明かという疑問から離れていく気がするが、この物理学を理解しない事には、透明と透明ではない物質を理解するのは困難という事がわかった。

 

という事でスッキリしないものが残るが、もう少し理解を深める為に勉強したいと思う。 

お終い!

 

 

 

 

 

 

 

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