Чому скло прозоре

Скло — тверда аморфна речовина, прозора, в тій чи іншій частині оптичного діапазону, отримана під час застигання розплаву, що має склотвірні компоненти.

Увага: Через позицію правовласника щодо вмісту дане відео українською було видалене з Ютуб каналу "Цікава наука". Ви зможете знайти його на Толоці.

Подивися у вікно, одягни окуляри, якщо носиш їх.
Якщо хочеш, візьми ще й бінокль або збільшувальне скло.
Що ти бачиш?
Що б це не було, це не шари скла прямо перед тобою.
Розмірковував ти коли-небудь, як щось настільки тверде може бути невидимим?
Щоб зрозуміти це, розберемося, що є скло насправді, і як воно з'являється.
Все зароджується в земній корі, два найпоширеніших речовини якої — кремній і кисень.
Реагуючи один з одним, вони утворюють діоксид кремнію, молекули якого вибудовуються в правильну кристалічну решітку, відому як кварц.
Зазвичай кварц можна знайти в піску, він становить більшу його частину і є основною складовою більшості видів скла.
Звичайно, ти помітив, що скло не зроблено просто з декількох шматочків кварцу, і на те є причини.
По-перше, грубі краї піщинок і більш дрібні дефекти в кристалічній структурі відбивають і розсіюють світло, що падає на них.
Але при досить сильному нагріванні додаткова енергія змушує молекули вібрувати, поки зв'язки між ними не руйнуються, перетворюючи їх в текучу рідину так само як лід під час плавлення перетворюється на воду.
Однак на відміну від води, рідкий діоксид кремнію, охолоджуючись, не стає знову кристалом.
Навпаки, втрачаючи енергію, молекули втрачають і здатність впорядковано вибудовуватися.
Результат процесу називають аморфним тілом — твердий матеріал з хаотичною структурою рідини, що дозволяє молекулам заповнити будь-які порожні проміжки.
Завдяки цьому поверхня скла однорідна на мікроскопічному рівні.
Це дає можливість світлу, падаючи на скло, що не розсіюватися в різних напрямках.
Але це ще не пояснює, чому світло проходить крізь скло, а не поглинається, як це відбувається з більшістю твердих тіл.
Щоб розібратися, вивчимо в деталях субатомний рівень.
Ти, певно, знаєш, що атом складається з ядра й електронів, що обертаються на його орбіті, але ти можеш здивуватися, дізнавшись, що більша його частина — пустий простір.
Насправді якби атом був розміром зі стадіон, ядро було б горошиною в його центрі, а електрони — піщинами на задніх місцях.
Таким чином, є багато простору, через яке може пройти світло, не зачіпаючи ні одну з цих частинок.
Так що питання насправді в тому, чому скло прозоро, а інші матеріали — ні?
Відповідь криється в різних енергетичних рівнях, на яких можуть перебувати електрони в атомі.
Уяви собі це, як різні ряди місць на стадіоні.
Спочатку електрону наказано сидіти в певному ряду, але він може перестрибнути на ряд вище, якщо тільки у нього достатньо енергії.
Якщо пощастить, поглинання одного з тих фотонів світла, що проходять крізь атом, може забезпечити електрон достатньою енергією.
Але є заковика.
Енергія фотона повинна бути правильної величини, щоб перевести електрон на наступний ряд.
Інакше фотон просто пролетить повз, що і трапляється всередині скла, в якому ряди настільки далекі один від одного, що фотон видимого світла не може забезпечити електрон достатньою енергією, щоб перестрибнути між ними.
Водночас фотони ультрафіолету володіють необхідною кількістю енергії й поглинаються, тому ти не можеш засмагнути через скло.
Це дивна властивість — бути одночасно твердим і прозорим — дозволило склу мати широке застосування протягом століть.
Від вікон, що впускають світло, але захищають від інших стихій, до лінз, що дозволяють побачити й величезні світи за межами нашої планети, і найдрібніші прямо навколо нас.
Важко уявити сучасну цивілізацію без скла.
Але навіть попри важливість цього матеріалу, ми рідко думаємо про скло і його значення.
Все тому, що найголовніша і корисніша властивість скла — бути непомітним, бути невидимим.
Ось чому ми так часто забуваємо, що воно існує.