학문
유리는 왜 투명한데 금속은 불투명한가요?
유리는 빛을 통과시키는데 반면 금속은 대부분 빛을 반사하거나 흡수하게 됩니다. 이러한 차이가 전자 구조나 결합 방식과 어떤 관련이 있나요?
4개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
유리를 구성하는 이산화규소 결합 구조는 전자가 존재할 수 있는 에너지 밴드 사이의 간격인 밴드갭이 매우 넓습니다. 가시광선이 가진 에너지는 이 넓은 간격을 뛰어넘어 전자를 들뜨게 하기에는 부족하기 때문에 빛이 물질에 흡수되지 않고 그대로 통과하게 되어 우리 눈에 투명하게 보이는 것이랍니다
반면 금속은 원자들이 금속 결합을 통해 자유 전자를 많이 가지고 있으며 에너지 밴드가 겹쳐 있어 밴드갭이 거의 존재하지 않습니다. 가시광선이 금속 표면에 닿으면 자유 전자가 그 에너지를 즉각적으로 흡수하여 진동한 뒤 다시 빛의 형태로 방출하는 재방출 과정을 거치게 되는데 이것이 우리가 보는 금속의 광택이자 불투명함의 원리이지요 :)
안녕하세요.
이것은 유리와 금속의 구조에 따른 결과입니다.
유리의 경우는 내부 전자 구조에서 가시광선을 흡수할 만큼의 에너지 준위가 존재하지 않습니다. 그래서 빛이 거의 방해없이 그대로 통과해버리는 것이에요.
금속은 잔유전자가 많기 때문에 들어온 빛과 쉽게 상호작용하게 됩니다. 그래서 빛의 에너지를 흡수하거나 반사해버리죠. 이 자유전자들이 빛을 튕겨내 버리기 때문에 불투명하면서도 반짝거리게 되는 거에요.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
유리는 내부 전자들이 특정 에너지 상태에 묶여 있어 가시광선 에너지를 거의 흡수하지 못하기 때문에 빛이 그대로 통과해 투명하게 보이는 겁니다 반면 금속은 자유전자가 많아 빛이 들어오면 전자들이 쉽게 반응하면서 대부분 빛을 반사하거나 흡수하게 됩니다 이런 차이는 고체물리학에서 설명하는 전자 밴드 구조와 밀접한 관련이 있으며 유리는 큰 밴드갭으로 투과 금속은 자유전자 구조로 반사 특성을 가져 이런 현상이 나타나는 겁니다
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
유리가 투명한 것은 들어온 빛이 지나갈 만큼 전자들이 그 에너지를 쉽게 흡수하지 못하기 때문입니다. 반대로 금속은 자유전자를 많이 가지고 있는데, 빛이 닿으면 전자들이 바로 반응하면서 빛을 반사거나 흡수해버리게 됩니다.
유리는 빛이 지나갈 통로가 비교적 열려 있는 것이고, 금속은 전자들이 빛을 막아서는 구조라고 보시면 되겠습니다.
결국에는 이 차이가 원자 안 전자 구조와 전자들이 얼마나 자유롭게 움직이느냐에 차이입니다.