Vì sao thủy tinh trong suốt

Vì sao thủy tinh trong suốt?

Bạn có bao giờ thắc mắc cũng là vật rắn như nhau nhưng thủy tinh lại trong suốt còn những vật khác thì không? Chúng ta sẽ tìm hiểu điều đó ngay sau đây!

Dưới góc độ phân tử

Thủy tinh có nguồn gốc từ 2 nguyên tử Silic và Oxy. Khi tương tác với nhau chúng tạo thành phân tử Silic Dioxit (SiO2) và kết tinh thành tinh thể được gọi là thạch anh, thường được tìm thấy trong cát.

Cấu trúc tinh thể không bằng phẳng, gồ ghề, nhiều vết nứt nên khi ánh sáng đi qua bị tán xạ thành ra chúng ta thấy không trong suốt.

Nhưng khi thạch anh được nung nóng đến một mức độ thích hợp các nguyên tử chuyển động tự do và trở thành dạng lỏng, khi này mọi vết nứt đều được lấp đầy.

Khác với các chất rắn khác có cấu trúc nguyên tử xác định và lặp lại, thủy tinh là chất rắn vô định hình với cấu trúc lộn xộn như chất lỏng chỉ khác ở chỗ các nguyên tử ít chuyển động nên thành thể rắn thôi.

Khi trở lại dạng rắn, các vết nứt hay gồ ghề đã được làm nhẵn và thủy tinh không tán xạ ánh sáng nữa.

Nhưng điều này vẫn chưa đủ giải thích vì sao thủy tinh cho ánh sáng đi qua thay vì hấp thụ chúng như những chất rắn khác?

Dưới góc độ nguyên tử

Một nguyên tử được tạo thành từ một hạt nhân và các electron xoay quanh nó, cho dễ hình dung nếu một nguyên tử có kích thước của một sân vận động thì hạt nhân có kích thước bằng một hạt đậu ở trung tâm và các electron như những hạt cát ở trên khán đài.

Do không gian còn trống quá nhiều nên ánh sáng có thể dễ dàng đi qua. Vậy tại sao kính trong suốt còn các chất rắn khác thì không, tất cả đều cấu tạo từ nguyên tử như nhau mà?

Câu trả lời liên quan đến khả năng hấp thụ năng lượng.

Các electron xoay quanh quanh hạt nhân với nhiều quỹ đạo khác nhau tương ứng với các mức năng lượng khác nhau, giống như vệ tinh có quỹ đạo xa hay gần trái đất phụ thuộc vào vận tốc khác nhau khi được tên lửa đẩy lên vậy.

Và khi electron nhận thêm năng lượng, chúng sẽ nhảy lên một quỹ đạo khác, nhưng hay một điều là chúng chỉ hấp thụ năng lượng khi biết đủ cung cấp cho chúng nhảy lên một quỹ đạo mới, còn nếu không đủ thì chúng không quan tâm đến.

Đối với nguyên tử thủy tinh, các mức năng lượng cách xa nhau nên electron muốn nhảy lên một quỹ đạo mới sẽ khó khăn hơn và rất tiếc photon của ánh sáng nhìn thấy không cung cấp đủ năng lượng để làm điều này, do đó chúng không hấp thụ và cho đi qua, do đó thủy tinh trong suốt với ánh sáng nhìn thấy.

Điều này cũng giải thích vì sao chúng ta không bị cháy nắng khi đứng sau tấm kính, vì các tia UV – nguyên nhân chính gây cháy nắng cung cấp vừa đủ năng lượng để electron trong thủy tinh nhảy lên mức năng lượng mới nên chúng bị hấp thụ và không thể xuyên qua.

Theo Tinhte

Leave a Comment

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *