Вроде бы, ответ на поставленный вопрос очевиден: лучи света отразились от предмета, прошли сквозь стекло и попали на нашу сетчатку, вот почему стеклянные предметы кажутся прозрачными. Но, скажем, кусок фанеры такой же толщины нисколько не прозрачен, то же можно сказать и о металле, бумаге и еще о многих других материалах.
Что происходит со светом, когда он проходит сквозь предмет, или, по крайней мере, пытается это сделать?
Начать с того, что свет состоит из множества типов излучений, всё зависит от длины волны: радиоизлучение, инфракрасный свет, видимый свет, ультрафиолет, рентген, ионизирующее излучение. А еще свет – это чистая энергия, и распространяется она порциями, настолько маленькими, что уменьшить их ещё просто невозможно – например, копейка ведь тоже самая маленькая единица, дальше её не поделишь. Вот эти-то порции, или кванты света, называются фотонами.
Ведут они себя очень капризно: то как частицы, то как волна. Да и энергией обладают они разной: чем выше частота, тем она выше, то есть чем более плотно «упакованы» порции света на одном метре длины, тем больше энергии они несут.
Атомы все привыкли представлять как Солнечную систему в миниатюре, однако, в действительности, они намного сложнее. С ядром вроде всё понятно: находится в центре, самая тяжелая часть атома. А вот с электроном всё не так однозначно. Не углубляясь в квантовую механику, скажу только, что у него существуют две орбиты: низкая, на которой он проводит большую часть времени, и высокая, куда он может перескочить лишь скачком, то есть мгновенно. Чтобы попасть туда, электрону нужна энергия, причем не абы какая, а определенное её количество. Источником может служить магнитное поле, удары с другими атомами, или, как в нашем случае, пролетающий мимо фотон.
Каждый химический элемент требует для себя строго свое количество энергии, если её будет меньше, то фотон просто не поглотится. Это как пытаться поставить книгу на высокую полку: если рост человека недостаточен, то ничего не получится.
У оксида кремния, из которого состоит стекло, эта «высота полки» слишком большая, видимый свет просто не обладает такой энергией. Вот почему фотоны проходят мимо, никак не взаимодействуя с окружающими атомами. Если взять что-то с более плотной «упаковкой», то стекло станет непрозрачным для такого излучения: например, ультрафиолет. Он как раз обладает той энергию, что нужна для скачка электрона на высокую орбиту: вот почему нельзя загореть на солнышке сквозь стекло.
А что с остальными?
А что же с теми атомами, которые поглотили фотон? Они там не взорвутся от переполняющей их энергии? Нет, не стоит за них беспокоиться: высокая орбита считается нестабильной, так что, рано или поздно, электрон «упадет» обратно на своё место, а энергия снова вылетит наружу в виде света. Только время прошло, так что он будет кружить внутри вещества, пока не рассеется в виде тепла, так никуда и не вылетев (поэтому непрозрачные вещи греются на Солнце)
Кстати, вопрос, как фотоны так удачно обходят все атомы на своем пути. Вопреки распространенному мнению, атомы по большей части – это пустота. Если увеличить электрон до 1 мм, то до атомного ядра в таком масштабе будет около 200 метров (это для водорода). Только представьте себе, 200 метров пустоты, на концах которой маааахонькие частички.
Вот и фотон, который тоже не особо большой, может спокойно пролететь сквозь атомы. Кстати, даже стекло при определённой толщине перестает просвечивать, так что фотоны, видимо, всё равно встречают на своём пути препятствия, которые их «тормозят».
Теперь понятно, почему все предметы имеют разную световую пропускную способность: всё из-за их химического состава и свойств атома, да и цвет предметов обусловлен тоже этим.
