학문
영악한딩고41
유리가 투명하게 보이는 이유는 뭘까요?
나무나 금속은 빛이 그대로 통과하지 못하는데 유리는 대부분의 빛을 통과시킵니다. 같은 고체인데도 성질이 완전히 다른 것처럼 보이는데요.
유리는 왜 빛을 통과시키는 걸까요?
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
빛이 물질에 흡수되려면 광자 에너지만큼 전자가 더 높은 에너지 상태로 뛰어오를 자리가 있어야 해요. 유리의 주성분인 이산화규소는 전자가 단단히 묶여 있어서, 전자를 들뜨게 하는 데 약 9eV가 필요해요. 가시광선 광자의 에너지는 1.6~3.3eV라 이 문턱에 한참 못 미치니, 전자가 빛을 받아들이지 못하고 빛은 그냥 지나가요.
금속은 자유전자 바로 위에 빈 에너지 상태가 촘촘하게 이어져 있어서 어떤 색의 빛이든 전자가 받아 흔들리고, 그 전자가 빛을 다시 내보내며 대부분을 반사해요. 그래서 금속은 불투명하면서 번쩍여요.
나무는 흡수보다 산란이 커요. 셀룰로스 섬유와 그 사이의 공기 틈이 빽빽하게 얽혀 있고, 이 경계마다 굴절률이 달라 빛이 수없이 꺾이고 튕겨서 반대편으로 빠져나가지 못해요. 유리는 원자 배열이 불규칙해도 빛의 파장보다 훨씬 작은 규모에서 고르게 섞여 있고 내부에 틈이나 알갱이 경계가 없어 산란이 거의 없어요. 같은 유리도 표면을 거칠게 갈면 산란이 생겨 뿌연 간유리가 돼요 :)
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채택된 답변유리가 투명한 가장 큰 이유는 가시광선의 에너지를 흡수할 수 있는 전자가 거의 없기 때문입니다.
유리의 원자들은 빛을 완전히 흡수하는 대신 일부 빛을 반사하고 나머지는 그대로 통과시키는데 반해서 금속은 자유롭게 움직이는 전자가 많아 가시광선을 쉽게 반사하기 때문에 불투명하게 보이는 특징이 있습니다.
나무는 빛이 들어가면서 내부의 세포 구조나 여러 물질들에 의해서 흡수되고 산란되기 때문에 통과하기 어려운 특징이 있습니다.
그리고 유리는 내부 구조가 비교적 균일하기 때문에 빛이 여러 방향으로 심하게 산란되지 않는 것도 중요한 이유입니다.
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
유리가 투명한 가장 큰 이유는 가시광선의 에너지가 유리 속 전자를 쉽게 들뜨게 만들 만큼 크지 않아 빛이 대부분 흡수되지 않기 때문입니다.
유리의 주성분인 이산화규소는 전자가 이동할 수 있는 에너지 간격이 큰 물질이라 가시광성을 비교적 잘 통과시킵니다. 금속은 자유전자가 많아 들어온 빛과 강하게 반응해 대부분의 가시광선을 반사하거나 흡수하기 때문에 불투명하게 보이고요.
나무처럼 내부 구조가 복잡하고 미세한 경계가 많은 물질은 빛이 여러 방향으로 산란되고 흡수되기 때문에 쉽게 통과하지 못합니다. 유리는 내부가 비교적 균일하고 가시광선을 강하게 산란시키는 구조가 적어 빛이 직진하며 통과하기 쉽습니다.
결국 유리의 투명함은 가시광선을 잘 흡수하지 않는 전자 구조와 빛의 산란이 적은 내부 구조가 함께 만들어내는 성질로 볼 수 있습니다.
안녕하세요.
유리가 투명한 가장 큰 이유는 가시광선의 에너지를 흡수할 수 있는 전자 상태가 거의 없어어라고 설명할 수 있을 것 같아요.
빛이 유리를 통과할 때 전자가 빛의 에너지를 쉽게 흡수하지 못해서 대부분 그대로 지나가죠. 반면 금속은 자유전자가 많아서 빛과 강하게 상호작용하기 때문에 대부분 반사하거나 흡수하게 되요.
나무는 내부 구조가 복잡하고 색소나 불순물 등에 의해 빛 자체가 여러 방향으로 산란돼 투명하게 보이지 않고요.
감사합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
유리가 투명한 이유는 유리의 분자 구조가 규칙적인 결정이 아닌 무질서한 비정질 구조인 데다 유리를 구성하는 이산화규소의 전자들이 에너지 띠간격이 매우 커서 가시광선 영역의 빛 에너지를 흡수하지 못하기 때문입니다 금속이나 나무 같은 물질은 빛이 들어왔을 때 내부의 자유 전자나 분자가 가시광선의 에너지를 흡수하거나 반사하지만 유리의 전자는 가시광선보다 에너지가 훨씬 큰 자외선 영역의 빛만 흡수할 수 있습니다 따라서 우리가 눈으로 보는 가시광선 파장의 빛은 유리의 전자와 상호작용을 일으키지 않고 아무런 방해 없이 원자 사이를 그대로 통과하게 됩니다 결과적으로 빛의 산란을 일으킬 결정 경계면도 없고 가시광선 에너지를 흡수할 전자 상태도 없기 때문에 유리는 우리 눈에 투명하게 보이게 됩니다