유리가 투명한 원리를 알고 싶습니다.
유리창 너머 광경이 보이는 원리는 무엇인가요?
빛이 어떻게 유리를 통과하는 거죠?
문과 출신인 저는 도무지 이해가 안됩니다. ㅠㅠ
유리는 고체인데...
답변에 미리 감사드립니다. 좋은 하루 되시기를 바랍니다.
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투명성은 모든 광선이 물체에 흡수됨이 없이 투과할 때 나타나는 성질이다. 유리는 유리 분자간 경계와 기공이 없는 비정질이므로, 다결정질처럼 빛이 통과할 때 분자간 경계에서 굴절률의 차이에 의한 빛의 산란이 일어나지 않으므로 투명하게 된다.
특히 분자의 띠에너지 간격(band energy gap)이 중요 변수로서 일부 단결정과 같이 광자가 갖는 에너지 보다 띠 에너지 간격이 큰 것은 흡수되지 않고 투과되므로 물체는 투명하게 보이는 것이다.
어떤 물질이 투명하다는 것은 우리 눈에 보이는 빛이 그 물질을 통과할 때 흡수되거나 산란되지 않는다는 것을 의미한다.
그러면 빛의 흡수가 일어나지 않는 이유는 무엇인가?
빛은 파장이 짧을수록, 즉 진동수가 클수록 에너지가 큰데, 각각의 물질에 따라 결정된 에너지 준위(앞서 말한 띠 에너지 간격과 유사)보다 파장이 짧은 빛(진동수가 큰 빛)이 들어오면 물질 속의 전자는 그 에너지를 받아 빛을 흡수하게 된다.
반대로 어떤 에너지 준위보다 파장이 긴 빛이 들어오면 이번에는 물질을 구성하고 있는 원자 자체가 격자진동 내지는 공명진동을 하여 그 빛은 흡수된다.
결국 물질은 각기 특정 범위의 빛만을 흡수하지 않고 통과시키는데 유리의 경우는 우연히도 빛을 흡수하지 않고 투과시키는 파장범위가 우리 눈으로 볼 수 있는 빛 즉 가시광선 영역이므로 투명하게 보이는 것이다.
또한 유리에서 빛이 산란되지 않는 이유는 우선 유리 자체가 어느 정도 균일하게 만들어 졌기 때문이다. 예를 들어 도자기나 질 그릇 같은 것은 불투명한데 이것은 이들 물질들이 여러 가지 종류의 입자로 혼합되고 구성되었기 때문이다. 비록 물질이 빛을 흡수하지 않는다 해도 입자와의 접촉부분에서 빛이 산란될 수는 있다.
유리는 울퉁불퉁한 면이 거의 없으므로 빛은 직진하며 통과할 수가 있는 것이다. 불투명 유리는 유리표면을 거칠거칠하게 하여 이곳에서 빛이 산란되도록 했기 때문이다.
