ガラスや、ダイヤモンドはなぜ透明なんでしょうか?気体は物質の密度が低いので、光が通るのはなんとなく分かるのですが、固体で透明なのはなんででしょうか?

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A 回答 (4件)

まず、光は電磁気で、量子力学的な光量子とは考えず、上下・左右に振動する横波と考えたらここではいいでしょう。


次に、物質は、特にここでは「固体」を考えますが、
 1)共有結合結晶
 2)イオン結合結晶
 3)分子結合結晶
 4)金属結合結晶
の4つに大別されます。
電磁気の性質から、4)の金属は光を透過できません。自由電子の存在のためだと言われています。電波が金属を透過できないのと同じです。
1)~3)は原則的に光を透過できます。
透明とは、
 a)光を透過できる
 b)光が吸収されない
が原則となります。
a)にはさらに表面での反射の問題があります。物質自体が光りを透過できる物であっても表面や内部が均質でなかったら、乱反射のため光が物質中に入れません。
磨りガラスがこの例です。
b)はちょっとややこしいのですが、原子本来の振動、電子の振動、分子間の共鳴振動などによる吸収があります。いろいろな物質の色はこれに由来します。
 さて、ご質問のダイヤモンドは巨大な共有結合の結晶で均質で、可視光線の吸収も少ないので「透明」で、同じ炭素の単体の(同素体の)黒鉛は一部共有結合ですが、自由電子を持っていますので、不透明になります。
 ガラスは「非晶質固体:アモルファス」と現在は定義されます。均質で、各原子間の距離も等しく、酸化珪素の共有結合物質と見なして良く、可視光線の吸収も少ないので「透明」です。
 金属でも箔のような薄い場合は光を通します。
 最後に、一定方向の光しか透過できない「偏光板」を紹介します。これは、光の振動面の例えば上下方向だけの光を透過させ、他は吸収してしまうものです。1枚では透明ですが、二枚重ねると、平行では「透明」、直角では「不透明」となります。デジタル表示の文字盤に使われています。
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この回答へのお礼

どちらかといえば物理的な分野だったかもしれませんね。ありがとうございました。

お礼日時:2001/01/10 22:42

LITHRONさんのいうことであっています。

ガラスのようなものでも吸収と散乱は行われています。
一般にガラスは薄いものが使われていますが、厚いガラスになると光の吸収はより多くなります。
吸収されなかった光が散乱し、変移して目に届くのです。
ガラスも厚いものになると緑色っぽくなります。
簡単に説明しましたが、以下のページを見てもらえれば理解できると思います。

以前に
社会>自然のカテゴリーの「空と海はなぜ青いの?」でshoyosiさんが紹介されていたものです。
この場合は海についてですが、似たようなことですし面白いと感じてもらえると思います。
参考にしてください。

参考URL:http://tkynx0.phys.s.u-tokyo.ac.jp/torii/physic
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この回答へのお礼

100%透明ではないんですね。

お礼日時:2001/01/10 22:38

物質の色と言うのは、光の中のある波長を反射し、ある波長を吸収することにより目に見える色となって現れます。


例えば、青い色の物質は青い光を反射し、それ以外の色を吸収するため、青く見えます。全ての色を反射するのが白、全ての色を吸収するのが黒です。
自然光には紫→青→緑→黄色→オレンジ→赤までの可視光が含まれています。紫より波長が短いのが紫外線、赤より波長が長いのが赤外線です。可視光以外の光(電磁波)を反射しても目には見えません。
ここからは推測になりますが、透明な物質と言うのは、どんな色も反射、吸収しないのではないでしょうか。(目に見える物質である限り多少はあると思いますが)
蛇足になりますが、可視光の波長よりも小さい物質と言うのは、どんな色であるかはもちろん、どんなに倍率のいい光学顕微鏡を使っても決して目には見えません。
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この回答へのお礼

なるほど、たまたま人間の可視光線のほとんどを通してしまうということも考えられますね。

お礼日時:2001/01/10 22:35

ズバリこれ↓でしょう。


http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=8374
因みにガラスは、三態で言うところの固体ではありません。ここ↓
http://www.agc.co.jp/tanken/fushigi1.html
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この回答へのお礼

ありがとうございます。そういえば、ガラスは固体じゃないと聞いたことがありました。

お礼日時:2001/01/10 22:32

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二酸化炭素は5.2気圧以下の圧力では温度を下げても液体にはなりません。
観察のしやすさでいうと融点がもっと高い物質の方が見やすいでしょう。
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