Взгляни в окно, надень очки если носишь их, если хочешь возьми еще и бинокль или увеличительное стекло, что ты видишь, чтобы это не было, это не слои стекла прямо перед тобой. Размышлял ли ты когда-нибудь как что-то настолько твердая может быть невидимым чтобы понять это разберемся.
Все зарождается в земной коре, два самых распространенных вещества кремний и кислород реагируют друг с другом они образуют диоксид кремния, молекулы которого выстраиваются в правильную кристаллическую решетку известную, кварц обычно можно найти в песке он составляет большую его часть и является основой составляющей большинство видов стекла.
Конечно, ты заметил, что стекло не сделано просто из нескольких кусочков кварца и на то есть причины, во-первых, грубые края песчинок и более мелкие дефекты в кристаллической структуре отражают и рассеивают свет, попадающий на них, но при достаточно сильном нагреве дополнительная энергия заставляет молекулы вибрировать пока связи между ними не разрушится превращая их в текущих жидкость также как лед тая превращается в воду.
Однако в отличие от воды жесткий диоксид кремния охлаждаясь не становится вновь кристаллом наоборот теряя энергию молекулы теряют и способность упорядоченно выстраиваться результат процесса называют аморфным телом твердый материал с хаотичной структурой жидкости, позволяющей молекулам заполнять любые пустые промежутки благодаря этому, поверхность стекла однородна на микроскопическом уровне, это дает возможность свету падая на стекло не рассеиваться в разных направлениях. Но это еще не объясняет почему свет проходит сквозь стекло, а не поглощается как это происходит с большинством твёрдых тел чтобы разобраться изучим в деталях субатомный уровень.
Ты, вероятно зная, что атом состоит из ядра и электронов, вращающихся на его орбите, но ты можешь удивиться узнав, что больше его часть пустое пространство на самом деле если бы атом был размером со стадион ядро было бы горошины в его центре, а электроны песчинками на задних местах таким образом есть много пространства через которое может пройти свет не задевая ни одну из этих частиц. Так что вопрос на самом деле в том почему стекло прозрачное, а другие материалы нет ответ кроется в разных энергетических уровнях, на которых могут находиться электроны в атоме представь себе это как разные ряды мест на стадионе первоначально электрону предписано сидеть в определенном ряду, но он может перепрыгнуть на ряд получше если только у него достаточно энергии.
Если повезет поглощение одного из тех фотонов света что проходит сквозь атом может снабдить электрон достаточной энергией, но есть загвоздка энергия фотона должна быть правильной величины чтобы перевести электрон на следующий ряд иначе фотон просто пролетит мимо что и случается внутри стекла, в котором ряды настолько далеки друг от друга что фотон видимого света не может обеспечить электрон достаточной энергией чтобы перепрыгнуть между ними в то же время фотоны ультрафиолета обладает необходимым количеством энергии и поглощаются поэтому ты не можешь загореть через стекло.
Это удивительное свойство быть одновременно твердым и прозрачным позволило стеклу иметь широкое применение на протяжении столетий. От окон, пускающих свет, но защищающих от других стихий до линз позволяющие увидеть и огромные миры за пределами нашей планеты и мельчайшие прямо вокруг нас. Тяжело представить современную цивилизацию без стекла, но даже несмотря на важность этого материала мы редко думаем, о стекле и его роли все потому что самое главное полезное свойство стекла быть незаметным быть, невидимым вот почему мы так часто забываем что оно существует.
Необычные единицы измерения
Самые опасные цвета в истории
Ноу-хау: лечение алкоголем
7 признаков того, что вы обладаете хорошей интуицией
Как правильно пить воду
Для чего и сколько нужно спать
Важнотсь здорового сна для детей и взрослых
Самый большой взрыв во Вселенной со времен Большого взрыва