Ver ser sólido y ser transparente son dos cosas diferentes todas juntas. Mucha gente piensa que el vidrio es un líquido o algo así como un líquido licuado, pero en realidad no es ninguno de esos. El vidrio es básicamente un tipo especial de sólido conocido como sólido amorfo . Este es un estado de la materia en el que los átomos y las moléculas están bloqueados en su lugar, pero en lugar de formar cristales ordenados y ordenados, se organizan al azar. Como resultado, los vidrios son mecánicamente rígidos como los sólidos, pero tienen la disposición desordenada de las moléculas como los líquidos. Los sólidos amorfos se forman cuando una sustancia sólida se funde a altas temperaturas y luego se enfría rápidamente, un proceso conocido como enfriamiento rápido .
En muchos sentidos, los vidrios son como la cerámica y tienen todas sus propiedades: durabilidad, resistencia y fragilidad, alta resistencia eléctrica y térmica, y falta de reactividad química. El vidrio de óxido, como el vidrio comercial que se encuentra en las láminas y placas de vidrio, los contenedores y las bombillas, tiene otra propiedad importante: es transparente a un rango de longitudes de onda conocidas como luz visible. Para entender por qué, debemos observar más de cerca la estructura atómica del vidrio y entender qué sucede cuando los fotones, las partículas más pequeñas de luz, interactúan con esa estructura.
Si el vidrio se considera un material sólido, ¿cómo podemos ver a través de él?
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La respuesta corta es porque la luz más visible se puede transmitir a través del vidrio.
La luz puede viajar a través del vidrio porque interactúa muy poco con la luz. La mayor parte de la interacción entre el vidrio y la luz, digamos un prisma o una lente, en realidad es causada por la interfaz entre el vidrio y el aire, no el vidrio en sí.
El aire interactúa con la luz menos que el vidrio. El vidrio grueso generalmente distorsiona el color de la luz que lo atraviesa, haciendo que la luz parezca más verde. A veces, sin embargo, el aire puede estar lleno de algo que absorbe la luz. El humo o el polvo pueden reflejar o absorber la luz.
Los rayos X no interactúan tanto como la luz con tu carne. Interactúan más con los huesos, que es la forma en que se pueden usar los rayos X para obtener imágenes del estado de nuestros esqueletos.
El infrarrojo largo, que es la radiación emitida cuando los objetos arrojan calor, no viajará bien a través del vidrio. Las lentes utilizadas para las cámaras termográficas están hechas de un metal que transmite bien el calor. Si pudieras ver en infrarrojo largo, sería claro como el cristal.
El espectro electromagnético (que comprende luz visible, luz infrarroja, ultravioleta y muchos otros tipos de radiación de los que probablemente haya oído hablar) es muy amplio y todos los materiales no absorben todo.
La absorción ocurre cuando los fotones interactúan con los electrones y otras partículas dentro del material, que se excitan y el fotón desaparece.
Sin embargo, en algunos casos, los electrones no pueden absorber fotones porque ciertas reglas de la Mecánica Cuántica les prohíben hacerlo. En estos casos, la luz atravesará el material básicamente inalterado y podrá ver a través de él.
El vidrio es uno de estos casos. Por lo general, no absorberá gran parte de la luz visible e infrarroja, mientras que absorberá los rayos ultravioleta y cualquier cosa más enérgica.
Las paredes de ladrillo y especialmente la madera tienen estructuras muy diferentes. También pueden dejar pasar la radiación de onda larga (como las ondas de radio) sin muchos problemas, pero absorberán la luz visible y no nos permitirán ver a través.
Los materiales reflejan, transmiten y absorben porciones de luz incidente sobre él. Para gafas y no metales, el color reconocido por los ojos humanos es el resultado de las longitudes de onda que transmite el material. El vidrio absorbe todas las longitudes de onda visibles de manera uniforme y transmite todo el haz de luz visible (la luz visible, en forma compuesta, es blanca). Entonces las gafas son transparentes. Las gafas de colores transmiten solo un haz parcial de luz visible y, por lo tanto, aparecen coloreadas para nuestros ojos.
Para llevarlo a un nivel realmente fundamental: la mayor parte de la materia no está compuesta de protones y neutrones. El núcleo de los átomos forma una parte de los materiales, pero hay una gran cantidad de espacio entre ellos que se compone de electrones y los enlaces que forman. Este volumen que solo contiene electrones repele a otros electrones y, como tal, dos objetos sólidos no pueden pasar entre sí. Sin embargo, la energía no siempre tiene una carga magnética. Los fotones pueden atravesar estos campos de electrones muy bien. La mayoría de los objetos no son transparentes porque cuando el fotón pasa a través del átomo / enlaces, los electrones allí absorben la energía en el fotón. Se excita y aumenta algunos niveles de energía y cuando vuelve a su estado original emite una longitud de onda de luz específica que es el color de los objetos. Entonces, ¿qué pasa con los objetos transparentes? El material no puede absorber nada de la energía que compone la luz, por lo que pasa a través. ¿Por qué pasó esto? Basado en una mecánica cuántica complicada, cada material solo puede absorber energía en cantidades discretas. El tamaño de estas cantidades depende de la estructura cristalina, los elementos, la distancia de unión, etc.
Básicamente, diferentes materiales solo pueden absorber ondas electromagnéticas en ciertos rangos de frecuencia. El vidrio no puede absorber las ondas a la frecuencia de luz visible, por lo que la luz lo atraviesa y podemos ver esa luz. Sin embargo, el vidrio absorbe otras frecuencias, como algunas frecuencias ultravioleta. Si nuestros ojos solo fueran sensibles a esas frecuencias ultravioletas, no podríamos ver a través del vidrio. En el otro extremo del espectro, las paredes de su casa no pueden absorber la mayoría de las frecuencias de radio, por lo que una antena en un televisor o radio en su casa puede captar señales: esas ondas pasan a través de las paredes.
Todo tiene que ver con (1) la brecha de energía requerida entre la tierra y los estados excitados de un electrón y (2) la energía de un fotón de luz visible. En los vidrios, la brecha de energía es tan grande que los fotones de luz, que tienen una cantidad bastante pequeña de energía, no pueden excitar al electrón lo suficiente como para hacer que algo suceda; en este caso, los cuantos de luz (fotones) pasan a través del material. Del mismo modo para agua, diamantes y otros materiales transparentes. A medida que aumenta la frecuencia de la radiación, la energía también aumenta, lo que explica por qué las gafas dejan pasar la luz pero no frecuencias más altas como la luz infrarroja.
La estructura cristalina de los materiales transparentes permite que la luz pase a través de él (porque los fotones rebotan de los cristales y / o pasan a través de ellos sin interactuar demasiado con las moléculas y ser absorbidos).
En el caso de materiales no transparentes, la luz se absorbe antes de pasar.
A2A
No estoy seguro de cómo explicar esto, pero intentaré:
Hay sólidos que son transparentes. Sí, puedes ver a través de ellos. Considere que estos materiales no son sólidos para las ondas de luz.
Por otro lado, algunos gases y algunos líquidos no permitirían que todas las ondas de luz los atraviesen. ¿Considerarías estos sólidos?
Transparencia / Translucidez no tiene nada que ver con: “qué tan sólido es un material”
Esto se responde aquí
También puede mirar los videos relacionados sobre la velocidad de la luz en el vidrio.
Porque ser sólido no tiene nada que ver con la transparencia óptica.
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