학문
재료 중에서 유리는 왜 투명 특징을 가지나요?
유리와 같은 물질들은 빛이 잘 통과하는데, 금속이나 나무들은 빛을 거의 통과시키지 않습니다. 이러한 차이는 물질 내부 구조나 전자 상태와는 어떤 관련이 있는지 의견 부탁드립니다.
5개의 답변이 있어요!
유리가 투명한 이유는 빛과 소재의 상호작용과 소재들의 구조적 특징 때문이라고 정리할 수 있을 것 같습니다.
유리의 경우 밴드갭이 상당히 크고, 가시광선 에너지가 전자를 들뜬 상태로 만들 수 없습니다. 그래서 빛을 흡수하지 않는 특징이 있죠. 비정질 구조이긴 한데, 원자 배열은 비교적 균일하기 때문에 빛의 산란이 적어서 그대로 빛을 투과시키게 됩니다.
금속의 경우는 자유전자가 많기 때문에 빛을 대부분 반사시키는 것이고, 나무도 내부 구조가 불균일하기 때문에 빛을 투과시기지 못하고 흡수 또는 산란 시키기 때문에 불투명하게 보이는 것이에요.
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채택된 답변안녕하세요. 박재화 박사입니다.
유리가 투명한 가장 큰 이유는 눈에 보이는 빛 에너지가 흡수되지 않고 그냥 지나가기 때문입니다.
빛이 들어와도 전자들이 반응을 안해서 에너지를 잃지 않으니, 많은 빛 들이 통과하면서 투명하게 보이는 것이죠. 금속을 보면 투명하지 않은데, 그 이유는 자유전자들이 많기 때문에 빛이 들어오면 바로 반응해서 반사하거나 흡수를 해버리고, 나무들도 내부 구조들도 복잡하고 성분들도 불균일 하기 때문에 빛들이 반사도 되고 산란되고 그렇습니다. 결국 빛이 잘 통과 못하게 되는 것입니다.
투명성은 물론 두께도 영향을 미칠 수도 있지만 단순히 얇다고 되는것이 아니고, 물질의 전자 상태와 내부 구조가 빛을 어떻게 상호작용 하느냐의 차이가 크다고 볼 수 있는 것입니다.
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
유리가 투명한 이유는 빛속의 광자를 흡수하지 못하고 통과시키기 때문입니다.
유리외의 다른 물질은 광자가 들어오게 되면 구조의 특징때문에 빛이 내부에서 산란이 일어나 직진하지 못하고 사방으로 흩어지기 때문에 불투명하게 보이는 것 입니다.
유리의 경우는 고체이긴 하지만 내부의 원자배열이 액체처럼 불균질한 비정질 형태 입니다. 내부의 구조가 균일하고 원자사이의 간격이 가시광선의 파장보다 훨씬 짧습니다. 그래서 광자가 유리 내부로 들어와도 산란이 일어나지 않고 직진을 하게 됩니다. 만약 유리에 균열이 가 있거나 결정구조가 다르다면 빛이 직진하지 못하고 일부 산란되어 뿌옇게 보이는 것 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
유리는 원자 구조가 불규칙한 비정질 상태로 존재하며 전자가 존재할 수 없는 영역인 에너지 밴드갭이 가시광선의 에너지보다 훨씬 넓기 때문에 빛의 입자가 전자에 흡수되지 않고 그대로 통과하여 투명하게 보입니다 반면 금속은 자유 전자가 빽빽하게 있어 가시광선을 받는 즉시 흡수하거나 반사하며 나무와 같은 불투명 고체는 내부의 복잡한 분자 구조나 기공이 빛을 사방으로 산란시키기 때문에 빛이 직진하지 못합니다 물질의 투명도는 전자가 특정 에너지의 빛을 받아들일 수 있는지 결정하는 양자역학적 상태와 빛의 진로를 방해하는 내부 입자의 배치 방식에 의해 결정됩니다
안녕하세요.
유리가 퉁명한 이유는 전자 구조상 가식광선을 흡수할 에너지 준위 자체가 부족하기 때문입니다. 그래서 빛이 전자를 크게 흔들지 못하고 그대로 통과해버리는 거에요.
반면에 금속은 자유전자가 상당히 많습니다. 그래서 빛을 흡수하거나 반사하기 때문에 불투명하게 보이는 거에요.
나무는 내부 구조 자체도 불균일 하기 때문에 빛이 여러 방향으로 산란되면서 통과자체를 못하게 됩니다.
이러한 원인들이 작용했다고 볼 수 있어요.