なぜ光はガラスを通過できるのでしょうか?

(Dan Tri) - 光がガラスを通過するのに木材を通過しない基本的な理由は、非晶質の性質です。

透明なガラスのドアのおかげで、家の中から外の世界を見ることができます（写真：ゲッティ）。

現代生活において、ガラスは住宅、店舗、オフィスビルなどあらゆる場所で欠かせない素材となっています。

晴れていても雨が降っていても、透明なガラス窓のおかげで天気を気にせず外の景色を楽しむことができます。

しかし、その動作のメカニズムや、なぜこの身近な素材が光を容易に透過できるのかを本当に理解している人はほとんどいません。

ガラス窓は17世紀にイギリスで初めて登場しました。それ以来、ガラス産業は発展を続け、今日のような耐久性と完璧な透明性を備えた製品を生み出しました。

ガラスの研究は継続しており、セルフクリーニング素材や破損後に自己修復するガラスなど、より高度な用途へと進んでいます。

なぜ光はガラスを通過できるのでしょうか?

透明なガラスのドアにより、自然光が家の中に差し込みます (写真: Pinterest)。

ガラスの透明性は、その非晶質構造と密接に関係しています。ガラスは、砂（石英結晶を含む）を高温（1,600℃以上）で溶かし、急速に冷却することで作られます。

このプロセスにより、原子と分子が特定の順序で配列する時間がなくなり、固体と液体の中間状態である非晶質固体が形成されます。

英国ノッティンガム大学のフィリップ・モリアーティ教授は次のように説明する。「ガラスのような材料では、電子がエネルギー準位間をジャンプするには大量のエネルギーが必要であり、可視光の光子はそのジャンプを引き起こすほど強力ではない。」

光は吸収されたり反射されたりせず、そのまま通過します。ガラスは可視光線を透過するため、私たちはガラスを通して物を見ることができます。

彼はまた、それを紙と比較した。「一枚の紙を通しては何も見えないのに、厚いガラスを通しては簡単に見えるのは、ガラスが非晶質であるため、秩序がなく、欠陥もあまりないからです。」

光の波長スケールにおいて、ガラスは均一です。紙は多数の繊維で構成されており、これらの繊維のサイズ、直径、幅、間隔は光の波長によってあまり変化しないため、光を散乱させます。その結果、紙は不透明になり、光を透過しません。

製造工程は光透過率に影響を与える

透明なガラスを作るには、石英砂を融点まで加熱し、石英の結晶構造を破壊します。

急速冷却すると、材料は非晶質固体に変化します。急速冷却プロセスは材料の形状を整え、硬化させることにも役立ち、よく知られた窓ガラスへと変化します。

生産プロセスを最適化するために、 科学者たちは炭酸ナトリウムを加えることで砂の融点を下げる方法を発見した。

しかし、これによりガラスの耐薬品性が低下します。これを克服するために、安定剤として炭酸カルシウムが添加され、ガラスの耐衝撃性が向上します。

製造工程の継続的な改善のおかげで、今では風雨や外部環境から保護されながら、ガラス窓から自然光を楽しむことができます。

ガラスの研究は今後もさらに多くの潜在的な用途を開拓し続けるでしょう。

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