لماذا يسمح الزجاج بالمرور؟ لماذا الزجاج شفاف؟ أضف سعرك إلى قاعدة البيانات تعليق لماذا الزجاج شفاف والمعدن ليس كذلك

انظر خارج النافذة. إذا كنت ترتدي نظارة ، فارتديها. خذ مناظير ولا تنس العدسة المكبرة. ماذا ترى؟ بغض النظر عن ما تنظر إليه ، لن تتداخل طبقات الزجاج العديدة مع رؤيتك. ولكن كيف تكون هذه المادة الصلبة غير مرئية عمليًا؟

لفهم هذا ، عليك أن تعرف هيكل الزجاج وطبيعة أصله.

كل شيء يبدأ بـ قشرة الأرضتتكون في الغالب من السيليكون والأكسجين. تشكل هذه العناصر ثاني أكسيد السيليكون في التفاعل ، وتصطف جزيئاته في الاتجاه الصحيح شعرية الكريستالكوارتز. على وجه الخصوص ، فإن الرمل المستخدم في صناعة الزجاج غني بالكوارتز البلوري. ربما تعلم أن الزجاج صلب ولا يتكون على الإطلاق من قطع صغيرة من الكوارتز ، وهذا ليس من قبيل الصدفة.

أولاً ، تعكس الحواف الخشنة لحبيبات الرمل والعيوب الدقيقة في التركيب البلوري الضوء الساقط عليها وتبعثره. ولكن إذا قمت بتسخين الكوارتز إلى درجات حرارة عالية ، فستبدأ الجزيئات في الاهتزاز بقوة أكبر ، مما يؤدي إلى قطع الرابطة بينها. وستتحول البلورة نفسها إلى سائل ، تمامًا كما يتحول الجليد إلى ماء. صحيح ، مع الاختلاف الوحيد: عند التبريد مرة أخرى في البلورة ، لن تتجمع جزيئات الكوارتز بعد الآن. على العكس من ذلك ، حيث تفقد الجزيئات الطاقة ، تقل احتمالية الطلب فقط. والنتيجة جسم غير متبلور. مادة صلبة بخصائص السائل ، والتي تتميز بعدم وجود حدود بين البلورات. بفضل هذا ، على المستوى المجهري ، يكتسب الزجاج التجانس. الآن يمر الضوء عبر المادة دون عوائق تقريبًا.

لكن هذا لا يفسر لماذا ينقل الزجاج الضوء ولا يمتصه مثل المواد الصلبة الأخرى. الإجابة تكمن في أصغر مقياس داخل الذرة. على الرغم من أن الكثير من الناس يعرفون أن الذرة تتكون من نواة وأن الإلكترونات تدور حولها ، فكم عدد الأشخاص الذين يعرفون أن الذرة عبارة عن فراغ كامل تقريبًا؟ إذا كانت الذرة بحجم ملعب كرة قدم ، فإن النواة ستكون بحجم حبة البازلاء في وسط الحقل ، وستكون الإلكترونات عبارة عن حبيبات صغيرة من الرمل في مكان ما في الصفوف الخلفية. وبالتالي ، هناك مساحة أكثر من كافية للمرور الحر للضوء.

السؤال ليس لماذا الزجاج شفاف ، ولكن لماذا الأشياء الأخرى ليست شفافة. انها كل شيء عن مستويات الطاقةحيث توجد الإلكترونات في الذرة. يمكنك تخيلهم كصفوف مختلفة في ملعبنا. للإلكترون مكان محدد في أحد الصفوف. ومع ذلك ، إذا كان لديه ما يكفي من الطاقة ، يمكنه القفز إلى صف آخر. في بعض الحالات ، يوفر امتصاص أحد الفوتونات التي تمر عبر الذرة الطاقة اللازمة. ولكن هنا تكمن المشكلة. لنقل إلكترون من صف إلى صف ، يجب أن يكون للفوتون قدر محدد من الطاقة ، وإلا فإنه سوف يطير من خلاله. هذا ما يحدث مع الزجاج. الصفوف متباعدة لدرجة أن طاقة فوتون الضوء المرئي لا تكفي ببساطة لتحريك الإلكترونات بينها.

وفوتونات الطيف فوق البنفسجي لديها طاقة كافية ، لذلك يتم امتصاصها ، وهنا ، بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة ، بالاختباء خلف الزجاج ، لن تان. في القرن الذي مضى منذ استلام الزجاج ، كان الناس يقدرونه تمامًا خاصية فريدةأن تكون صلبة وشفافة في نفس الوقت. من النوافذ التي تسمح بدخول ضوء النهار وتحمي من العناصر ، إلى الأجهزة التي تسمح لك بالنظر بعيدًا في الفضاء ، أو مراقبة العوالم المجهرية.

تحرم الحضارة الحديثة من الزجاج ، وماذا سيتبقى منها؟ من الغريب أننا نادرًا ما نفكر في مدى أهميته. على الأرجح ، يحدث هذا لأن الزجاج يظل غير مرئي لكونه شفافًا ، وننسى أنه كذلك.

الكلمات الدالة: هيكل الزجاج ، أصل الزجاج ، العلم على بوابة التجربة ، المقالات العلمية

كما تعلم ، تتكون كل الأجسام من جزيئات ، وتتكون الجزيئات من ذرات. الذرات أيضًا ليست معقدة (في وصفنا البسيط للأصابع). يوجد في مركز كل ذرة نواة تتكون من بروتون أو مجموعة من البروتونات والنيوترونات ، وتدور الإلكترونات حولها في مداراتها الإلكترونية.

الضوء أيضا بسيط. انسَ (من يتذكر) ازدواجية الموجة والجسيم ومعادلات ماكسويل ، واجعل الضوء عبارة عن تيار من كرات الفوتون تتطاير من مصباح يدوي مباشرة إلى أعيننا.

الآن ، إذا وضعنا جدارًا خرسانيًا بين المصباح والعين ، فلن نتمكن من رؤية الضوء بعد الآن. وإذا ألقينا مصباحًا يدويًا على هذا الجدار من جانبنا ، فسنرى ، على العكس من ذلك ، لأن شعاع الضوء سينعكس من الخرسانة ويضرب أعيننا. لكن الضوء لن يمر عبر الخرسانة.

من المنطقي أن نفترض أن كرات الفوتون تنعكس ولا تمر عبر الجدار الخرساني لأنها تصطدم بذرات المادة ، أي. الخرسانة. بتعبير أدق ، يصطدمون بالإلكترونات ، لأن الإلكترونات تدور بسرعة كبيرة بحيث لا يخترق الفوتون مدار الإلكترون إلى النواة ، بل يرتد وينعكس من الإلكترون.

لماذا يمر الضوء عبر جدار زجاجي؟ في الواقع ، هناك أيضًا جزيئات وذرات داخل الزجاج ، وإذا أخذنا زجاجًا سميكًا بدرجة كافية ، يجب أن يصطدم أي فوتون عاجلاً أم آجلاً بأحدها ، لأن هناك تريليونات من الذرات في كل حبة زجاج! الأمر كله يتعلق بكيفية اصطدام الإلكترونات بالفوتونات. لنأخذ أبسط حالة ، إلكترون واحد يدور حول بروتون واحد (هذه ذرة هيدروجين) ونتخيل أن فوتون ضرب هذا الإلكترون.

تم نقل كل طاقة الفوتون إلى الإلكترون. يقال إن الفوتون يمتصه الإلكترون ويختفي. وتلقى الإلكترون طاقة إضافية (يحملها الفوتون معه) ومن هذه الطاقة الإضافية قفز أكثر المدار العاليوبدأت تطير بعيدًا عن القلب.

في أغلب الأحيان ، تكون المدارات الأعلى أقل استقرارًا ، وبعد مرور بعض الوقت ، سيصدر الإلكترون هذا الفوتون ، أي "دعه يتحرر" ، وسيعود هو نفسه إلى مداره المستقر المنخفض. سوف يطير الفوتون المنبعث في اتجاه عشوائي تمامًا ، ثم يتم امتصاصه بواسطة ذرة أخرى مجاورة ، وسيظل هائلاً في المادة حتى يشع عارضًا ، أو يذهب في النهاية لتسخين الجدار الخرساني.

والآن الأكثر إثارة للاهتمام. لا يمكن أن تكون مدارات الإلكترون في أي مكان حول نواة الذرة. كل ذرة من كل عنصر كيميائيهناك مجموعة محددة ومحدودة من المستويات أو المدارات. لا يمكن للإلكترون أن يرتفع قليلاً أو ينخفض قليلاً. يمكن أن يقفز فقط فترة واضحة جدًا لأعلى أو لأسفل ، وبما أن هذه المستويات تختلف في الطاقة ، فإن هذا يعني أن الفوتون فقط مع طاقة معينة ومحددة بدقة للغاية يمكنه دفع الإلكترون إلى مدار أعلى.

اتضح أنه إذا كان لدينا ثلاثة فوتونات تطير بطاقات مختلفة ، وبالنسبة لطاقة واحدة فقط فإنها تساوي تمامًا فرق الطاقة بين مستويات ذرة معينة ، فقط هذا الفوتون سوف "يصطدم" بالذرة ، والباقي سيطير بها ، حرفيا "من خلال الذرة" ، لأنها لن تكون قادرة على إعلام الإلكترون بجزء محدد بوضوح من الطاقة للانتقال إلى مستوى آخر.

وكيف نجد فوتونات ذات طاقات مختلفة؟

يبدو أنه كلما زادت السرعة ، زادت الطاقة ، يعلم الجميع ذلك ، ولكن بعد كل شيء ، تطير جميع الفوتونات بنفس السرعة - سرعة الضوء!

ربما كلما كان مصدر الضوء أكثر إشراقًا وقوة (على سبيل المثال ، إذا أخذت كشافًا للجيش بدلاً من مصباح يدوي) ، فكلما زادت الطاقة التي ستحصل عليها الفوتونات؟ رقم. في شعاع قوي ومشرق من ضوء كشاف ، يوجد ببساطة المزيد من قطع الفوتونات نفسها ، لكن طاقة كل فوتون فردي هي نفسها تمامًا تلك التي تتطاير من مصباح يدوي ميت.

وهنا لا يزال يتعين علينا أن نتذكر أن الضوء ليس مجرد تيار من كرات الجسيمات ، ولكنه أيضًا موجة. الفوتونات المختلفة لها أطوال موجية مختلفة ، أي الترددات المختلفة للتذبذبات الطبيعية. وكلما زاد تردد التذبذب ، زادت قوة شحنة الطاقة التي يحملها الفوتون.

تحمل الفوتونات منخفضة التردد (ضوء الأشعة تحت الحمراء أو موجات الراديو) القليل من الطاقة ، وتحمل الفوتونات عالية التردد (الأشعة فوق البنفسجية أو الأشعة السينية) الكثير. الضوء المرئي في مكان ما في المنتصف. هنا يكمن مفتاح شفافية الزجاج! تحتوي جميع الذرات في الزجاج على إلكترونات في مثل هذه المدارات التي تحتاج إلى دفعة من الطاقة للانتقال إلى مدارات أعلى ، والتي لا تحتوي فوتونات الضوء المرئي على ما يكفي منها. لذلك ، فإنه يمر عبر الزجاج عمليا دون أن يصطدم بذراته.

لكن فوتونات الأشعة فوق البنفسجية تحمل الطاقة اللازمة للإلكترونات لتنتقل من مدار إلى مدار ، لذلك في الضوء فوق البنفسجي يكون زجاج النوافذ العادي أسود تمامًا وغير شفاف.

وما هو مثير للاهتمام. الكثير من الطاقة سيء أيضًا. يجب أن تكون طاقة الفوتون مساوية تمامًا للطاقة الانتقالية بين المدارات ، والتي تكون أي مادة منها شفافة لبعض الأطوال (والترددات) موجات كهرومغناطيسية، وغير شفافة للآخرين ، لأن جميع المواد تتكون من ذرات مختلفة وتكويناتها.

على سبيل المثال ، الخرسانة شفافة لموجات الراديو والأشعة تحت الحمراء ، معتم للضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية ، غير شفافة للأشعة السينية ، لكنها شفافة مرة أخرى (إلى حد ما) لإشعاع جاما.

هذا هو السبب في أنه من الصحيح القول إن الزجاج شفاف للضوء المرئي. وللموجات الراديوية. ولإشعاع جاما. لكن معتم للأشعة فوق البنفسجية. وتقريبا معتم لضوء الأشعة تحت الحمراء.

وإذا تذكرنا أيضًا أن الضوء المرئي ليس أبيض بالكامل ، ولكنه يتكون من أطوال موجية مختلفة (أي ألوان) من الموجات من الأحمر إلى الأزرق الداكن ، فسوف يتضح تقريبًا سبب اختلاف الألوان والظلال في الكائنات ، ولماذا تكون الورود حمراء ، و زهرة البنفسج لونها أزرق.

لماذا الغازات شفافة والمواد الصلبة ليست كذلك؟

تلعب درجة الحرارة دورًا حاسمًا في تحديد ما إذا كانت مادة معينة صلبة أو سائلة أو غازية. عند الضغط الطبيعي على سطح الأرض عند درجة حرارة 0 درجة مئوية وتحت ، الماء - صلب. عند درجات حرارة تتراوح بين 0 و 100 درجة مئوية ، يكون الماء سائلاً. عند درجات حرارة تزيد عن 100 درجة مئوية ، يكون الماء عبارة عن غاز. ينتشر البخار من القدر بالتساوي في جميع الاتجاهات في جميع أنحاء المطبخ. بناءً على ما تقدم ، دعنا نفترض أنه من الممكن الرؤية من خلال الغازات ، لكن من المستحيل الرؤية من خلال المواد الصلبة. لكن بعض المواد الصلبة ، مثل الزجاج ، شفافة مثل الهواء. كيف يعمل؟ غالبية المواد الصلبةتمتص الضوء الساقط عليها. يذهب جزء من الطاقة الضوئية الممتصة لتسخين الجسم. ينعكس معظم ضوء الحادث. لذلك ، نرى جسما صلبًا ، لكننا لا نستطيع الرؤية من خلاله.

الاستنتاجات

تبدو المادة شفافة عندما تمر الكميات الخفيفة (الفوتونات) من خلالها دون أن يتم امتصاصها. لكن الفوتونات لها طاقات مختلفة ، ولكل منها مركب كيميائيتمتص فقط تلك الفوتونات التي لديها الطاقة المناسبة. يحتوي الضوء المرئي ، من الأحمر إلى البنفسجي ، على نطاق صغير جدًا من طاقات الفوتون. وهذا النطاق فقط "غير مهتم" بثاني أكسيد السيليكون ، المكون الرئيسي للزجاج. لذلك ، تمر فوتونات الضوء المرئي عبر الزجاج دون عوائق تقريبًا.

السؤال ليس لماذا الزجاج شفاف ، ولكن لماذا الأشياء الأخرى ليست شفافة. يتعلق الأمر كله بمستويات الطاقة التي توجد عندها الإلكترونات في الذرة. يمكنك تخيلهم كصفوف مختلفة في الملعب. للإلكترون مكان محدد في أحد الصفوف. ومع ذلك ، إذا كان لديه ما يكفي من الطاقة ، يمكنه القفز إلى صف آخر. في بعض الحالات ، يوفر امتصاص أحد الفوتونات التي تمر عبر الذرة الطاقة اللازمة. ولكن هنا تكمن المشكلة. لنقل إلكترون من صف إلى صف ، يجب أن يكون للفوتون قدر محدد من الطاقة ، وإلا فإنه سوف يطير من خلاله. هذا ما يحدث مع الزجاج. الصفوف متباعدة لدرجة أن طاقة فوتون الضوء المرئي لا تكفي ببساطة لتحريك الإلكترونات بينها.

وفوتونات الطيف فوق البنفسجي لديها طاقة كافية ، لذلك يتم امتصاصها ، وهنا ، بغض النظر عن مدى صعوبة المحاولة ، بالاختباء خلف الزجاج ، لن تحصل على تان. في القرن الذي مضى على إنتاج الزجاج ، كان الناس يقدرون تمامًا خاصية الزجاج الفريدة المتمثلة في الصلابة والشفافية. من النوافذ التي تسمح بدخول ضوء النهار وتحمي من العناصر ، إلى الأجهزة التي تسمح لك بالنظر بعيدًا في الفضاء ، أو مراقبة العوالم المجهرية.

في المقال ، أحاول أن أشرح سبب شفافية بعض المواد للضوء المرئي ، في حين أن البعض الآخر ليس كذلك. هذا الموضوع معقد تمامًا ويدخل في غابة العمليات الفيزيائية ، مما يؤثر على البصريات والكيمياء و ميكانيكا الكموالعديد من التخصصات ذات الصلة وتشمل الصيغ اللافتة للنظر وآلة غاضبة. سأقوم بوعي بعمل افتراضات واسعة جدًا ، مع حذف 9 / 10x مما يحدث في المادة. حقيقة .

هدفي هو أن أقول بطريقة تجعل من الواضح لتلميذ المدرسة الذي لم يبدأ حتى في دراسة الفيزياء ، أي حرفيا بالصف الخامس.

لذا ، كما تعلم ، كل الأجسام تتكون من جزيئات ، والجزيئات مكونة من ذرات. الذرات ليست معقدة (في وصفنا البسيط على الأصابع ™). يوجد في مركز كل ذرة نواة تتكون من بروتون ، أو مجموعة من البروتونات والنيوترونات ، وحولها ، مستديرتدور الإلكترونات في مداراتها / مداراتها الإلكترونية.

الضوء أيضًا بسيط جدًا. دعونا ننسى (من يتذكر) ثنائية الموجة الجسدية ومعادلات ماكسويل ، فلندع الضوء عبارة عن تيار من كرات الفوتون تتطاير من مصباح يدوي مباشرة إلى أعيننا.

من المنطقي أن نفترض أن كرات الفوتون تنعكس ولا تمر عبر الجدار الخرساني لأنها تصطدم بذرات المادة ، أي الخرسانة. بتعبير أدق ، ضربوا الإلكترونات ، لأن الإلكترونات تدور بسرعةأن الفوتون لا يخترق مدار الإلكترون إلى النواة ، ولكنه يرتد وينعكس بالفعل من الإلكترون.

انها كل شيء عن كيفتصطدم الإلكترونات بالفوتونات. لنأخذ أبسط حالة ، إلكترون واحد يدور حول بروتون واحد (هذه ذرة هيدروجين) ونتخيل أن فوتون ضرب هذا الإلكترون.

تم نقل كل طاقة الفوتون إلى الإلكترون. يقال إن الفوتون يمتصه الإلكترون ويختفي. وتلقى الإلكترون طاقة إضافية (يحملها الفوتون معه) ومن هذه الطاقة الإضافية قفز إلى مدار أعلى وبدأ في الطيران أبعدمن القلب.

امتصاص الفوتون بواسطة الإلكترون وانتقال الأخير إلى مدار أعلى

في أغلب الأحيان ، تكون المدارات الأعلى أقل استقرارًا ، وبعد مرور بعض الوقت ، سيصدر الإلكترون هذا الفوتون ، أي "دعه يذهب حرا"، وسيعود إلى مداره المستقر المنخفض. سوف يطير الفوتون المنبعث في اتجاه عشوائي تمامًا ، ثم يتم امتصاصه بواسطة ذرة أخرى مجاورة ، وسيظل هائلاً في المادة حتى يشع عارضًا ، أو يذهب في النهاية لتسخين الجدار الخرساني.

والآن الأكثر إثارة للاهتمام. لا يمكن أن تكون مدارات الإلكترون في أي مكان حول نواة الذرة. كل ذرة من كل عنصر كيميائي لها مجموعة محددة ومحدودة من المستويات أو المدارات. لا يمكن للإلكترون أن يرتفع قليلاً أو ينخفض قليلاً. يمكن أن يقفز فقط فترة زمنية واضحة جدًا لأعلى أو لأسفل ، وبما أن هذه المستويات تختلف في الطاقة ، فإن هذا يعني أن الفوتون فقط مع طاقة معينة ومحددة بدقة للغاية يمكنه دفع الإلكترون إلى مدار أعلى.

وكيف نجد فوتونات ذات طاقات مختلفة؟

يبدو أنه كلما زادت السرعة ، زادت الطاقة ، يعلم الجميع ذلك ، لكن كل الفوتونات تطير بنفس السرعة - سرعة الضوء!

وهنا لا يزال يتعين علينا أن نتذكر أن الضوء ليس فقط تيار من الكرات الجزيئات ، ولكنه أيضًا موجة. الفوتونات المختلفة لها أطوال موجية مختلفة ، أي الترددات المختلفة للتذبذبات الطبيعية. وكلما زاد تردد التذبذب ، زادت قوة شحنة الطاقة التي يحملها الفوتون.

هنا يكمن مفتاح شفافية الزجاج!
تحتوي جميع الذرات في الزجاج على إلكترونات في مثل هذه المدارات التي تحتاج إلى دفعة من الطاقة للانتقال إلى مدارات أعلى ، والتي لا تحتوي فوتونات الضوء المرئي على ما يكفي منها. لذلك ، فإنه يمر عبر الزجاج عمليا دون أن يصطدم بذراته.

لكن فوتونات الأشعة فوق البنفسجية تحمل الطاقة اللازمة للإلكترونات لتنتقل من مدار إلى مدار ، لذلك في الضوء فوق البنفسجي ، يكون زجاج النوافذ العادي أسود تمامًا وغير شفاف.

وما هو مثير للاهتمام. الكثير من الطاقة سيء أيضًا. يجب أن تكون طاقة الفوتون على وجه التحديدتساوي الطاقة الانتقالية بين المدارات ، والتي تكون منها أي مادة شفافة لبعض أطوال (وترددات) الموجات الكهرومغناطيسية ، وليست شفافة بالنسبة للآخرين ، لأن جميع المواد تتكون من ذرات مختلفة وتكويناتها ، أي الجزيئات.

هذا هو السبب في أنه من الصحيح القول إن الزجاج شفاف. للضوء المرئي. وللموجات الراديوية. ولإشعاع جاما. لكن معتم للأشعة فوق البنفسجية. وتقريبا معتم لضوء الأشعة تحت الحمراء.

ترتبط الخصائص البصرية للنظارات بـ السمات المميزةتفاعل أشعة الضوء مع الزجاج. الخصائص البصرية هي التي تحدد جمال وأصالة المعالجة الزخرفية للمنتجات الزجاجية.

الانكسار والتشتتتميز قوانين انتشار الضوء في مادة ما ، اعتمادًا على بنيتها. انكسار الضوء هو تغيير في اتجاه انتشار الضوء عندما يمر من وسط إلى آخر ، والذي يختلف عن الأول في قيمة سرعة الانتشار.

على التين. يوضح الشكل 6 مسار الشعاع أثناء مروره عبر لوحة زجاجية موازية للمستوى. تشكل الحزمة الساقطة زوايا مع السطح البيني للوسائط عند نقطة الوقوع. إذا انتقل الشعاع من الهواء إلى الزجاج ، فعندئذٍ i هي زاوية السقوط ، و r هي زاوية الانكسار (في الشكل i> r ، لأن سرعة انتشار موجات الضوء في الهواء أكبر منها في الزجاج ، في هذه الحالة ، الهواء متوسط بصريًا أقل كثافة من الزجاج).

يتميز انكسار الضوء بمعامل انكسار نسبي - نسبة سرعة الضوء في الوسط الذي يسقط منه الضوء على الواجهة إلى سرعة الضوء في الوسط الثاني. يتم تحديد معامل الانكسار من النسبة n = sin i / sin r. لا يوجد بعد لمعامل الانكسار النسبي ، وبالنسبة للوسائط الشفافة ، يكون الهواء - الزجاج دائمًا أكثر من واحد. على سبيل المثال ، مؤشرات الانكسار النسبية (فيما يتعلق بالهواء): الماء - 1.33 ، الزجاج البلوري - 1.6 ، - 2.47.

أرز. 6. مخطط مرور الشعاع من خلال لوحة زجاجية موازية للطائرة

أرز. 7. الطيف المنشوري (المشتت) أ - تحلل الحزمة الضوئية بواسطة المنشور. ب - نطاقات ألوان الجزء المرئي

تشتت الضوءهو اعتماد معامل الانكسار على تردد الضوء (الطول الموجي). يتميز التشتت الطبيعي بزيادة معامل الانكسار مع زيادة التردد أو انخفاض الطول الموجي.

بسبب التشتت ، يشكل شعاع الضوء الذي يمر عبر منشور زجاجي نطاقًا قزحي الألوان على شاشة مثبتة خلف المنشور - الطيف المنشوري (المشتت) (الشكل 7 ، أ). في الطيف ، يتم ترتيب الألوان في تسلسل معين ، بدءًا من اللون الأرجواني وتنتهي باللون الأحمر (الشكل 7.6).

سبب تحلل الضوء (التشتت) هو اعتماد معامل الانكسار على تردد الضوء (الطول الموجي): كلما زاد تردد الضوء (طول موجي أقصر) ، زاد معامل الانكسار. في الطيف المنشوري ، تتمتع الأشعة البنفسجية بأعلى تردد وأقصر طول موجي ، والأشعة الحمراء لها أدنى تردد وأطول موجة ، وبالتالي فإن الأشعة البنفسجية تنكسر أكثر من الأشعة الحمراء.

يعتمد معامل الانكسار والتشتت على تركيبة الزجاج ، ويعتمد معامل الانكسار أيضًا على الكثافة. كلما زادت الكثافة ، زاد معامل الانكسار. أكاسيد CaO ، Sb 2 O 3 ، PbO ، BaO ، ZnO والقلويات تزيد من معامل الانكسار ، إضافة SiO 2 تقلل منه. يزداد التشتت مع إدخال Sb 2 O 3 و PbO. CaO و BaO لهما تأثير أقوى على معامل الانكسار مقارنة بالتشتت. تُستخدم النظارات التي تحتوي على ما يصل إلى 30 ٪ من PbO بشكل أساسي لإنتاج منتجات فنية عالية الجودة ، وأواني زجاجية عالية الجودة ، والتي تخضع للطحن ، لأن PbO يزيد بشكل كبير من معامل الانكسار والتشتت.

انعكاس الضوء- ظاهرة تُلاحظ عندما يسقط الضوء على السطح البيني لوسائط غير متشابهة بصريًا وتتكون من تكوين موجة منعكسة تنتشر من السطح البيني إلى نفس الوسط الذي تأتي منه الموجة الساقطة. الانعكاس يتميز بمعامل انعكاس الذي يساوي النسبةانعكس تدفق الضوء على الحادث.

ينعكس حوالي 4٪ من الضوء على السطح الزجاجي. يتم تعزيز تأثير الانعكاس من خلال وجود العديد من الأسطح المصقولة (نحت الماس ، الوجه).

إذا كانت خشونة الواجهة صغيرة مقارنة بطول موجة الضوء الساقط ، يحدث الانعكاس المرآوي ، إذا كانت الخشونة أكبر من الطول الموجي - الانعكاس المنتشر ، حيث يتشتت الضوء على السطح في جميع الاتجاهات الممكنة. يُطلق على الانعكاس اسم انتقائي إذا لم يكن معامل الانعكاس هو نفسه بالنسبة للضوء ذي الأطوال الموجية المختلفة. يوضح الانعكاس الانتقائي تلوين الأجسام المعتمة.

تشتت الضوء- ظاهرة لوحظت أثناء انتشار الموجات الضوئية في وسط غير متجانس موزعة عشوائياً وتتكون من تكوين موجات ثانوية تنتشر في جميع الاتجاهات الممكنة.

في الزجاج الشفاف العادي ، لا يحدث تشتت الضوء عمليا. إذا كان السطح الزجاجي غير مستوٍ (زجاج مصنفر) أو عدم التجانس (بلورات ، شوائب) موزعة بالتساوي في سمك الزجاج ، فإن موجات الضوء لا يمكن أن تمر عبر الزجاج دون تناثر ، وبالتالي فإن هذا الزجاج معتم.

انتقال وامتصاص الضوءموضح على النحو التالي. عندما يمر شعاع ضوئي من الشدة I 0 عبر وسط شفاف (مادة) ، تضعف شدة التدفق الأولي وستكون شدة شعاع الضوء الذي يغادر الوسط شدة I< I 0 . Ослабление светового потока связано частично с явлениями отражения и рассеяния света, что главным образом происходит за счет поглощения световой энергии, обусловленного взаимодействием света с частицами среды.

يقلل الامتصاص من الشفافية الكلية للزجاج ، والتي تبلغ حوالي 93٪ للزجاج الصودا والجير الصافي. يختلف امتصاص الضوء باختلاف الأطوال الموجية ، لذا فإن النظارات الملونة لها ألوان مختلفة. يرجع لون الزجاج (الجدول 2) ، الذي تدركه العين ، إلى لون ذلك الجزء من شعاع الضوء الساقط الذي يمر عبر الزجاج غير ممتص.

تعتبر مؤشرات النقل (الامتصاص) في المنطقة المرئية من الطيف مهمة لتقييم لون الزجاج ، والإشارة والنظارات الملونة الأخرى ، في منطقة الأشعة تحت الحمراء - للعمليات التكنولوجية لمنتجات صهر الزجاج وتشكيله (الشفافية الحرارية للنظارات) ، في منطقة الأشعة فوق البنفسجية - لخصائص أداء الزجاج (يجب أن تمر منتجات الزجاج فوق البنفسجي ، ويجب أن تتأخر الفارغة).

انكسار مزدوج- تشعب حزمة من الضوء عند المرور عبر وسط متباين الخواص بصريًا ، أي وسيط له خصائص مختلفة في اتجاهات مختلفة (على سبيل المثال ، معظم البلورات). تحدث هذه الظاهرة لأن معامل الانكسار يعتمد على اتجاه المتجه الكهربائي لموجة الضوء. يتحلل شعاع الضوء الذي يدخل إلى بلورة إلى شعاعين - عادي وغير عادي. سرعات انتشار هذه الأشعة مختلفة. يتم قياس الانكسار من خلال الاختلاف في مسار الأشعة ، نانومتر / سم.

مع التبريد أو التسخين غير المتكافئ للزجاج ، تنشأ ضغوط داخلية فيه ، مما يتسبب في حدوث انكسار ، أي يشبه الزجاج بلور مزدوج الانكسار ، مثل الكوارتز والميكا والجبس. تستخدم هذه الظاهرة للتحكم في جودة المعالجة الحرارية للزجاج ، خاصة التلدين والتلطيف.