ついに夏本番!さぁ、家族でキャンプに行くぞ! >>

以前の関係スレを見ているのですが、どうも素人にはわかりにくい無塚しい理論があるようです。
分子が通過する光子を捉えきれずに逃がしてしまうという現象のように理解したのですが、金属は1ミクロン以下でも光を通さず、水は何十メートルの厚さでも何もないかのように通過するのはやはりこの理屈なのでしょうか。どうも理解できません。水やガラス、ある種の透明プラスチックの間に共通点はあるのでしょうか。あるのでしょうね。私にはまったくないように思えます。
原子は基本的にすかすかで、ほとんど何もない空間であるときたことがあります。それが本当なら物質は皆透明に近いのではないでしょうか。金などの超薄い箔は原子が百くらい重なっただけのものもあるらしいのですが、こんな層を光が通らないのは何か積極的な阻止構造があるような気がするのですが、わかりやすく教えていただけないでしょうか。

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A 回答 (5件)

>> >基本的には「結晶」になれば、透明です


>> ガラスや水は巨大な近似単結晶だということでしょうか。
>> 結晶だと分子がそろっているので光が通り抜けやすいということなのでしょうか。

巨大な近似的な単結晶を作っているという発想も、あながち間違いではありません。ただ、液体のため、結晶構造は持っていないという考え方でも結果的に同じです。散乱を起こす粒子単位そのものがないため、また、金属のような自由電子もないため、透明に見えます。なお、可視光で強い吸収がないのも理由の一つになります。薄い色はありますので、厚いガラス、深い湖には、色を見ることができます。あまりに厚くなると、結果的に不透明になります。

>> >遷移軌道に入っている電子が励起によるので
>> こういった現象がここでは起こらないのは単に物性の問題なのだと解釈できるのでしょうか。

例外もありますが、元素そのもの種類によると考えて良いかと思います。電子軌道の構造によります。

ちょっと意地悪な例を追加しておきます。
世の中には、「構造色」というモノがあります。これまでの話にも関わりますが、元素や分子そのものの性質でできる色とは違い、物質の表面の形状だけで生じる色のことです。水やガラスの話で、構造を持たないから透明なんだという説明の逆の話です。
蝶の紫色は、その蝶を集めてその色を取りだそうとしても取り出せません。表面のスリット構造による光の散乱・回折で生じる色だから、構造を壊してしまうと無くなる色です。
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この回答へのお礼

再度のご丁寧なご回答ありがとうございました。
おかげさまで疑問が解消いたしました。
金属を別にして勝手にまとめてみます。
表面がなめらかで散乱しないこと
細かい結晶構造ではない
元素の電子軌道の構造が光子を捉えない形になっている。
(ガラスは結構多くの元素でできている(Si、O、Naなど)ようですが、これらは皆そういう性質を共有しているのですね。)
長年の疑問が解消し、すっきりしました。

お礼日時:2009/05/17 16:22

私は問題集などを作っている編集者なので、「専門家」ではないですが。



>> 自由電子がほとんどないと思われる金属以外の物質がなぜ基本的に不透明なのかということです。

金属の「金属光沢」については、自由電子によるものといわれています。
単原子膜になるくらいまで金属を薄く延ばすと金属光沢が消えます。金箔だと、赤みを帯びるようです。光を吸収する(不透明にする)のは、自由電子というよりも遷移軌道に入っている電子が励起によるので、「金属光沢」の例とはちょっと原因が異なります。また、原子核の間隔によって、
散乱が起こりやすい波長などができます。波長が打ち消される場合は波ができなくなります。

>> 特にガラスや水など、それに液状の非金属が透明性を持つように思うのですが、温度による相変化と結晶化非結晶化などの分子のそろい方は透明性と関係はないのでしょうか。それともすべて自由電子のふるまいで説明がつく問題なのでしょうか?

自然界に多いコロイド(牛乳など)は、不透明ですが、これは粒子構造をもっていることによる散乱のためです。原子レベルではなく、もっと大きな単位での話ですね。

日常、身の回りにあるプラスチック、合成繊維は、基本的には「結晶」になれば、透明です。ただ、性質を良くするために混ぜものがあったり、結晶構造を崩したりします。透明かどうかは、結晶しているかどうか(結晶が崩れているとその境目で光が屈折や散乱するために不透明になります)によります。色は、意図的に染料や顔料を混ぜて付けています。
ちなみに、お話の「ガラス」は、液体ですね。粒子や結晶の境目が内ので、不透明になる要素がないので、透明になります(色が付くかは別の話)。

いくつもの原因・要素を同列に話しているのが、混乱されている素になっている気がします。

この回答への補足

ご丁寧なご回答ありがとうございます。私の疑問が貴回答で相当ほぐれた感じがします。
自由電子の件はほぼ理解できた気がします。

>光を吸収する(不透明にする)のは、自由電子というよりも遷移軌道に入っている電子が励起による
>粒子構造をもっていることによる散乱のためです
散乱が起こるのが普通なのでしょうね。これは素人として理解できます。
これらでほぼ不透明の原因は解けるわけですね。

これからが 本番なのですが、
>基本的には「結晶」になれば、透明です
ガラスや水は巨大な近似単結晶だということでしょうか。
結晶だと分子がそろっているので光が通り抜けやすいということなのでしょうか。それとも金属でなく表面が滑らかなことが原因しているだけなのでしょうか。>遷移軌道に入っている電子が励起によるので
こういった現象がここでは起こらないのは単に物性の問題なのだと解釈できるのでしょうか。

補足日時:2009/05/17 11:36
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不透明かどうかは、光の粒子の性質より、波の性質をみた方が分かりやすいかも。



ひとつめ。
原子核に捉えられている電子の中には、割と自由に動き回れるものがあり、そいつが軌道を変えると、エネルギーを放出したり、吸収します。
その軌道の変化は連続しておらず、特定の波長の光のみを吸収します。

この吸収する部分が可視光にあるものは、色を持っていて、色が濃くなると、透明には見えなくなります。逆に、可視光にないものは、透明に見えます。これが1つめ。

原子核に捉えられている電子の中には、割と自由に動き回れるものがあり、電子や原子核の近くを光が通るときに、散乱が起こります。散乱が起こると光が曲げられるため、透明には見えなくなります。金箔など、金属を単原子分子膜にまで薄くのばすと、光は透過されるようになります。
霧や雲が不透明なのと、原理は似ています。薄いと散乱されず、厚いと散乱されます。

貴石(宝石)の中には、特定の光の向きだけ通すという偏光性をもつ結晶もあります。基本的には、光を粒子と捉えるよりも波と捉える方が分かりやすいかと思います。

この回答への補足

ご丁寧なご回答ありがとうございます。

貴回答を私なりにまとめてみました。ま違っているかもしれません。

「電子の中には、割と自由に動き回れるものがあり」=自由電子でしょうか?そうカッテニ解釈して次に進みます。

自由電子は特定の波長だけを吸収したり、散乱させたりする。
つまり光を通さない。
吸収する波長が可視光でないものは光を通すことになる。
波長だけでなく、その波の一定方向しか通さない物質もある。

つまり水やガラスやアクリル樹脂などは、たまたま分子の自由電子が可視光の範囲の波長を吸収しないからだ、と仰りたいのですね。
この点はわかりました。

金属が光を通さないことは素人目にははっきりしています。
自由電子が非常に多いせいだと解釈したのですが間違っているでしょうか?

私が疑問に思うのは、自由電子がほとんどないと思われる金属以外の物質がなぜ基本的に不透明なのかということです。
これについてのご回答はこれまでなかったように思うのですが。
ガラスとシリコンとは素人にはほぼ同じものだと承知しているのですが間違っているのでしょうか。
アクリル樹脂と他の樹脂(たとえばナイロン系)との光の透過性の差はどうして出来るのでしょうか。
これらはまだ解明されていないのでしょうか?
それとも説明するまでもない簡単な常識的なことなのでしょうか?

補足日時:2009/05/16 22:46
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この回答へのお礼

すみません、ここをお借りして補足のようなものをかかせていただきます。
素人考えですが、特にガラスや水など、それに液状の非金属が透明性を持つように思うのですが、温度による相変化と結晶化非結晶化などの分子のそろい方は透明性と関係はないのでしょうか。それともすべて自由電子のふるまいで説明がつく問題なのでしょうか?専門家氏がそう仰るならそう考えるのにやぶさかではありません。
すべて単純に考えてしまう性格なもので。

お礼日時:2009/05/16 23:39

金属には自由電子があり絶えず流動しています


これが光の浸透を阻害しているのです
でもまったく透過しないということはありません
というよりも大変によく透過するのです
カメラや眼鏡のレンズには金属の膜がコーティングされていてレンズの明るさを増すのに役立っています
要は密度というか光が通過するときに出くわす粒子の数によるのです

この回答への補足

ご回答ありがとうございます。
>要は密度というか光が通過するときに出くわす粒子の数によるのです
これは素人にもわかります。
何十メートルという水の深さとか、1メートル近いアクリル水槽の壁を光は通過しますが、0.1ミクロンというような金属の膜を光は通過できません。この事実と貴方の説はひどく矛盾しているように思えます。
なぜ金属の薄膜が光をより良く通すのに役立つのでしょうか。自由電子が光子を捉えるという原理とはまったく異なったものがそこにはあるような気がします。ちなみにこのレンズ表面の膜はどのくらいの厚さなのでしょうか?
もし回答者様が私を混乱させる目的で来られたのでなかったのなら、そのあたりをわかりやすくご説明いただく必要があったのではと思います。できれば再度のお越しをお願い致します。

補足日時:2009/05/16 09:23
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元化学系です。

・・・が、あんまり専門ではなかったので授業で微かに聞いたうるおぼえな知識なので、他の方補足をお願いします。

確か、物質が光(電磁波)を吸収、反射するかは大まかに言うと電子の作用によるものだったと思います。ある種の結合状態や電子の状態によって(電子のエネルギー状態によって)、どの波長の電磁波を吸収するかが決まるんじゃなったかと。
金属は自由電子を持っていて、自由電子は取れるエネルギーの幅が広かったから殆どの電磁波を反射する。水も別に何でもかんでも透過するわけでなく、マイクロ波を吸収しますよね(電子レンジの原理)。いやそれは別の理由だったかな?まぁともあれ、ガラスも単に可視光を吸収しないから透明に見えるだけで、別の波長を吸収してたりするわけです。

とか、そんな感じだったと思います。適当な説明ですみません。

この回答への補足

早速のご回答ありがとうございます。
>物質には電子がある
>電子が通過する電磁波にかかわってくる
>電子の状態は物質によっていろいろ違う
>自由電子は電磁波を反射する
>金属は自由電子を持っている
>だから金属は電磁波を通さない
>水もガラスも一応電子を持っているが
>可視光の範囲の電磁波は捉えない。
たまたま水、ガラス はそういった共通(つうか類似)の原子(いや、分子か)構造を持っているということなのですね。
少しわかってきました。
ありがとうございました。

補足日時:2009/05/16 07:32
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Q透明とは、どういうこと?

ガラスの板と鉄の板があります。
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しかし、鉄は見えるのに対し、ガラスの方は、存在しないかの様に向こう側が見えます。

これは、どういう事でしょうか?
光子が、ガラス(水、氷、ダイヤモンド・・)の方だけすり抜けるのは何故ですか?

透明とは、どういう事ですか?
回答お願いします。

Aベストアンサー

私も難しいことは分りませんが、
単純に、

透明(とうめい)とは、その先にあるものが透けて見えること。極端な場合には、そのものが存在しないかのように感じられる。

透明の意味
光が透過すること
一般に「透明」とは光(可視光線)に対してのことを言う。そして光は電磁波の一種であるので科学的に一般化して、ある物質がある電磁波に対して透明であるとは、その物質と電磁波との間に相互作用が起こらず、電磁波の吸収および散乱が生じないということを意味する。

ある物質が電磁波を吸収する場合、その物質は吸収した波長の補色に色づいて見える。例えば、葉緑素は赤色に相当する680 - 700 nmの波長の光を吸収するため、補色の緑色に見える。

濁っていないこと
また、ある物質が電磁波を散乱する場合にも、その物質は色づいて見える。散乱は物質が電磁波の波長と同等の単位構造をもつときに生じる。例えば水は可視光線を吸収しないためまとまった量では透明に見えるが、細かい粒子になると光を散乱するため不透明となる。霧や湯気が白くみえるのはこのためである。

したがって、透明であるかどうかという評価は、対象とする電磁波の波長を特定しないと行うことができない。窓ガラスなどは可視光線に対してはほぼ透明であるが、紫外線はあまり透過しないため、紫外線を感知する生物にとっては透明とはいえない。反対に、もしX線を感知する生物がいるとすれば、ヒトは半透明な生物として観察されるであろう。

なお、英語で「透明」は transparence であるが、透明性を表現する単語として transparent と translucent の二語がある。これらは単純に透明・半透明で区別されるべきものではない。前者は trans-(=through、通す・通る)にラテン語の parere(現れる)が組み合わされた語であり、透明たる対象を通過して全く同じ像や事象が立ち現れることを意味する。後者は同じく trans- にラテン語の luc-(明るい)もしくは lux(光)が組み合わされた語であり、光が透過することに重点が置かれる。従って、「透光性セラミックス」や「透過式スクリーン」等の表現にはこちらが相応しい。

透明なモノ

ピンクに染色されたIndian glassy fish(P. ranga)
ウナギなどのレプトケファルスは透明である生物においては透明なものはそれほど珍しいものではなく、クラゲや魚の稚魚やサボテンの内部組織など、透明なものも多い。

透明な材料は製造に高い技術を必要とするため、純度が高いものや大きなものを作るのは難しい。しかし、科学技術の発展によって、さまざまな透明な素材が開発されるようになった。現在では水族館のガラスに使用されるアクリル樹脂や、光ファイバーに使用される石英ガラスなど、透明度が非常に高い素材が作られている。

ビッグバン理論によると、宇宙はできてからしばらくは不透明であった。

人体の中では、透明なものに羊膜、レンズ、半透明なものとして爪があるが、皮膚科的には爪母が乳白色であるのに反し、爪が半透明であることが論じられた。透明ということは、物質が特に密になっているもので、内部反射もない。もし空気があれば、そこから反射するので白っぽくなる。すりガラスに水を注ぐと反射がなくなり透明になる。薄いシャツなどを着て、水に濡れると内部が透けてみえるのはこの理由による。


→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%80%8F%E6%98%8E




他に、参考になるでしょうか?↓
http://homepage1.nifty.com/meltglass/glass75.htm

私も難しいことは分りませんが、
単純に、

透明(とうめい)とは、その先にあるものが透けて見えること。極端な場合には、そのものが存在しないかのように感じられる。

透明の意味
光が透過すること
一般に「透明」とは光(可視光線)に対してのことを言う。そして光は電磁波の一種であるので科学的に一般化して、ある物質がある電磁波に対して透明であるとは、その物質と電磁波との間に相互作用が起こらず、電磁波の吸収および散乱が生じないということを意味する。

ある物質が電磁波を吸収する場...続きを読む

Qガラスはなぜ透明なんでしょうか

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?

Aベストアンサー

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。
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 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。

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、
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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。
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Q透明・不透明って何ですか?

同じ厚さであっても、ガラスは光を通しますが、普通の金属は光を通しません。金属でもうんと薄いと光を通すようですが、光が通る、通らないの違いは何によるのでしょうか?

Aベストアンサー

>同じ厚さでも、ダイアモンドは光を通しますが、黒鉛は通しません。

大学でやる量子力学とバンド理論というのが
分からないと理解しずらい話なんですが、
簡単に言うとこんな感じです。

 プラスの電荷を持つ原子核と
その周りにある電子はたえず
光りの固まりである光子(こうし)
を受け取ったり、投げ返したり
しています。

 ここが少し難しいかもしれませんが、

光の波長(色)=エネルギーの違い

 で、波長が短い(赤より紫色のほうが)光
はより大きなエネルギーを持っていて、
受け取ったエネルギーの量によっては、
電子は光子を投げ返さず、その分
自分のエネルギーとして保持して
しまいます。エネルギー量の変化は
電子が回っている原子核周囲の軌道の
変化として表れます。
 高いところに人工衛星を上げるには
より多くのロケット燃料がいる。
高いところの人工衛星はより大きな
位置エネルギーを持っている・・・
というのとイメージ的に同じ(厳密には
電子のほうか量子力学的なポテンシャル
エネルギーといって、衛星の位置エネルギー
とは若干違います)で、原子核から
遠くの軌道にある電子は、より高い
エネルギー(ポテンシャル・エネルギー)を
持っています。

 光子を受け取るためには、光子の
エネルギーが電子のエネルギー
と同程度でないといけないため、
電子のエネルギーの状態によって、
特定のエネルギーの光子が
電子に受け止められず通過して
しまいます。これが光がガラスを
通り抜ける原理です。

 物質が原子レベルで全体に
均一にできていれば、通過する
光の波長も同じで、特定波長の
光が効率よく通りぬけていく(透明度100%)
はずですが、実際には大きな物質には
ところどころ不均一だったり、
混ざりものがあったりするので、
1番目の原子は通過したが、2番目の
原子で多少光子がつかまり・・・
といった感じで減衰が起きるので、
通常はガラスの透明度も100%では
なく、見た目にもなんとなく色が
ついて見えるのです。

 自然光は赤、青、黄色の3原色の
合成でできていることが知られて
いますが、電子の軌道の状態により、
赤が色が減衰するとガラスを通過した後
した後の光は黄緑っぽくなります。
これが分厚いガラスに色がついて見える
原理です。

>同じ厚さでも、ダイアモンドは光を通しますが、黒鉛は通しません。

大学でやる量子力学とバンド理論というのが
分からないと理解しずらい話なんですが、
簡単に言うとこんな感じです。

 プラスの電荷を持つ原子核と
その周りにある電子はたえず
光りの固まりである光子(こうし)
を受け取ったり、投げ返したり
しています。

 ここが少し難しいかもしれませんが、

光の波長(色)=エネルギーの違い

 で、波長が短い(赤より紫色のほうが)光
はより大きなエネルギーを持っていて、
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Q透明な「金属」

仕事中ふと思ったのですが、透明な「金属」って作れないものでしょうか。
私に知識がないだけで、ひょっとして存在していたら情報をいただきたいのと、もしなければ作れるものなのかどうかを教えていただきたいと思います。
「金属」と言う定義も知らないもので、たとえば透明な鉄(鋼)とか透明なアルミなどが作れないものでしょうか。
よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

 ちょうど別の質問があって金属の反射について調べていました。
 そこで、金属が光を反射する主な要因は、金属内の自由電子がプラズマ周波数という紫外線領域の周波数で振動しているからだということが分かりました。
 プラズマ周波数より低い電磁波が入ってくるとすばやく振動している自由電子が弾き飛ばしてしまうようです(イメージとしては、「お嬢さん、お入んなさい」の縄跳びの縄がぶんぶんと速く回りすぎていて、いつ入ってもぶつかってしまうような状態。)
 逆に、ガンマ線のようにプラズマ周波数より高い周波数の電磁波が入ってくると、ほとんど透過してしまいます。もっとも透過を防ぐ鉛でも10cmの厚さがないと通り抜けてしまうそうです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%94%BE%E5%B0%84%E7%B7%9A

 したがって、「透明な金属」を作るためには、素人考えですが、プラズマ周波数をぐんと下げて、赤外線領域以下にすればよいと思われます。
 プラズマ周波数は電子密度の平方根に比例するようです(他には変数はないようです)。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%97%E3%83%A9%E3%82%BA%E3%83%9E%E6%8C%AF%E5%8B%95
 そこで、電子密度を大幅に下げた金属を開発すれば「透明な金属」ができるように思われます。(どうしたら電子密度を大幅に下げることができるのかは分かりませんが。)
 ただ、もしこのような金属ができたとしても、電子密度が低いので当然、電気抵抗は大きくなり、熱伝導性も悪くなることは避けられないでしょう。このときに金属として期待している属性が悪化すると意味がなくなりますが。

 ちなみに、プラズマ周波数について調べるきっかけになった質問のURLを張っておきます。よかったら参照してみてください。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa2702092.htmlのANo.3です。

 ちょうど別の質問があって金属の反射について調べていました。
 そこで、金属が光を反射する主な要因は、金属内の自由電子がプラズマ周波数という紫外線領域の周波数で振動しているからだということが分かりました。
 プラズマ周波数より低い電磁波が入ってくるとすばやく振動している自由電子が弾き飛ばしてしまうようです(イメージとしては、「お嬢さん、お入んなさい」の縄跳びの縄がぶんぶんと速く回りすぎていて、いつ入ってもぶつかってしまうような状態。)
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Q光はなぜガラスを通過するのですか?

光はなぜガラスを通過するのですか?光は波だといいます。波のうち目に見えるのが光で音に聞こえるのが音でそれ以外は電波とか紫外線とか書いてあります。波長が違うだけで全部同じものだとあります。ガラスは空気を遮断するのに光や音を通すのはなぜですか?空気の波なら通過するはずがない。対して光はまた粒であるといいます。光子というもの。ツブツブなら通過しそう。しかしガラスや水晶やダイヤモンドは物質の中でも最上級に硬いもの。その分子構造は強固で密です。それらが光を完全に通しスカスカの木や土の壁が光子の通過を100%カットするのはなぜですか?逆なら分かります。私は文系でここまでしか分かりません。なぜ色を黒く塗るだけで光をカットするのですか?雑草除去シート、あれ色は黒いけどアミですよ。なぜアミが光子を遮断して最も硬い(硬いということは分子間距離が短いと私は理解します。ゴールの前にみんなで立っていればシュートは入らない。バラバラにいれば容易にシュートは入る。ユニフォームの色が黒いか白いかは関係ねんだ。)誰か教えてくれ。

Aベストアンサー

ガラスはなぜ透明なのか、正確には量子力学の基礎的な知識が必要になってきますが、概略でよければいろいろ説明しているページがあります。

ガラスはなぜ透明なのか
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2011/12/post-541a.html

なぜガラスは透明なのか? 普段は気づかない、目の前にある不思議
http://logmi.jp/75130

光が透過するのはなんで?
http://www.rui.jp/ruinet.html?i=200&c=400&m=255414

教えてGooでもこれまでいろいろ質問がだされていますね。

光はなぜガラスを通過するのですか?
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/9072641.html

光はなぜガラスを透過するのか?
https://oshiete.goo.ne.jp/qa/1137169.html

こちらはYahoo知恵袋です。

光は何で、ガラスを通過できるのですか?
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1290296902

ガラスがどうして光を通すのかがわからねー?
http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q1435345959

ガラスはなぜ透明なのか、正確には量子力学の基礎的な知識が必要になってきますが、概略でよければいろいろ説明しているページがあります。

ガラスはなぜ透明なのか
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2011/12/post-541a.html

なぜガラスは透明なのか? 普段は気づかない、目の前にある不思議
http://logmi.jp/75130

光が透過するのはなんで?
http://www.rui.jp/ruinet.html?i=200&c=400&m=255414

教えてGooでもこれまでいろいろ質問がだされていますね。

光はなぜガラスを通過するのですか?
https://...続きを読む

Qなぜ光は反射するの?

 例えば、鏡に光が入射したとき、光は反射されますよね。それは、原子レベルでその現象を見たときどのような現象が起きているのですか?
光が入射することによって、その光を受けた鏡面では微視的に見ると何が起きて反射しているのでしょうか?光子の話や鏡の原子構造の話とかで説明できるのでしょうか?
 
 もうひとつ質問なのですが。
 例えば、木材に光を入射した場合と鏡に入射した場合とでは、反射光の光の強さ?が異なりますよね。これは、光子エネルギーが吸収されたり、なにかしら失われることによって説明できるのでしょうか?

 なんだかふと疑問に思ったので、どなたか教えてください!!宜しくお願いします。

Aベストアンサー

物性は専門でないので、不正確だったりあいまいな箇所があると思いますが、分かる範囲で説明してみます。

原子で光が散乱されるのはご存知ですか?
イメージ的には、No.1さんがおっしゃったようにボールが硬いものにぶつかって弾かれた、ということになります。
固体の中でも同じことが起きます。
X線の回折実験というのが高校物理で出てきます。X線が原子にあたると、跳ね返されてくる、というやつです。

もっとエネルギーが下がって、紫外線くらいになるとちょっと話は違ってきます。
何が起こるかと言うと、単純にカーンと弾かれてくるのではなく、光が吸収される現象が起きてきます。有機化合物なら、ベンゼンなどは紫外線を吸収しますね。
もうちょっとエネルギーが下がって可視光でも状況は同じで、光の吸収が起こるために色素は着色してきます。
木材も、中身は多種多様な有機物の塊で、光の吸収が強く起こります。

では金属と木材の違いはなんなのか?
金属の中身は、有機化合物のように個々の分子が詰まっているのではなく、いわゆる金属結合といって、自由電子が金属イオンの詰まっている中を飛び回っている状態です。
これは、電子が分子やイオンの中にとらわれている有機化合物および塩の中身とは大きく異なった状況です。
電子はかなり好き勝手に飛び回ることができ、その性質は電子が何も無い空間を気ままに運動しているというかなり乱暴に思えるモデルで、よく表すことができます。
細かいことは省きますが、金属が可視光を強く反射するのは、この自由電子のおかげです。外からやってきた光(可視光)によって、自由電子の”気体”が揺り動かされ、光は反射されます。

有機化合物でも金属光沢を発するものがあります。
パイ共役化合物といって、分子内をある程度自由に動くことのできる電子(パイ電子)を持つ化合物があります。分子をうまく設計すると、固体状態で分子同士のパイ電子が相互作用し、電子が固体全体を運動できるようになります。すると、上述した自由電子と同様の状況となり、炭素や窒素、硫黄などでできた化合物なのに金ぴかになったりします。

白川先生がポリアセチレンでノーベル化学賞をとられましたが、あのようなパイ共役高分子は半導体的な性質を持っており、ちょっといじってやると金属光沢を発します。

物性は専門でないので、不正確だったりあいまいな箇所があると思いますが、分かる範囲で説明してみます。

原子で光が散乱されるのはご存知ですか?
イメージ的には、No.1さんがおっしゃったようにボールが硬いものにぶつかって弾かれた、ということになります。
固体の中でも同じことが起きます。
X線の回折実験というのが高校物理で出てきます。X線が原子にあたると、跳ね返されてくる、というやつです。

もっとエネルギーが下がって、紫外線くらいになるとちょっと話は違ってきます。
何が起こるかと...続きを読む

Qガラスとプラスチックの透明性について

プラスチック製品の中には透明のものが多いですが、このプラスチックの透明性にはガラスの透明性と共通の理由があるのでしょうか。

Aベストアンサー

No3です。

>結晶化と不透明性をつないでいるものはやはり電子の動きでしょうか。

樹脂(高分子)における、結晶部分と非晶部分のつながりという意味の質問でしょうか?
長い高分子鎖の一部が折り返し構造をとったところが結晶(ラメラ結晶)といわれる部分です。
折り返さず伸びたり、絡み合ったりしているところが非晶部分と簡単に考えたらよいと思います。
つまり、結晶している樹脂においても、一つの分子鎖のある部分が整列して結晶化しているところと、非晶のところが混在していると考えてください。

一つの高分子鎖の結合には、電子の動きが重要(共有結合)ですが、高分子鎖の絡み合いとかにはあまり関係ないと思います。

Q加速器で陽子と陽子をぶつけて反陽子を作る反応が起こるためには、陽子のエネルギーがいくらであればよいか

加速器で陽子と陽子をぶつけて反陽子を作る反応が起こるためには、陽子のエネルギーがいくらであればよいか?

回答よろしくお願いします。

Aベストアンサー

下記には、陽子を 6 GeV (6 * 10^9 eV)以上に加速する必要があると書かれていますね。

こちらの p-33
http://radphys4.c.u-tokyo.ac.jp/~matsuday/lectures/basic-materialscience/matsuda-20131020.pdf

Q波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式は?

波長(nm)をエネルギー(ev)に変換する式を知っていたら是非とも教えて欲しいのですが。
どうぞよろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

No1 の回答の式より
 E = hc/λ[J]
   = hc/eλ[eV]
となります。
波長が nm 単位なら E = hc×10^9/eλ です。
あとは、
 h = 6.626*10^-34[J・s]
 e = 1.602*10^-19[C]
 c = 2.998*10^8[m/s]
などの値より、
 E≒1240/λ[eV]
となります。

>例えば540nmでは2.33eVになると論文には書いてあるのですが
>合っているのでしょうか?
λに 540[nm] を代入すると
 E = 1240/540 = 2.30[eV]
でちょっとずれてます。
式はあっているはずです。

Qエクセル STDEVとSTDEVPの違い

エクセルの統計関数で標準偏差を求める時、STDEVとSTDEVPがあります。両者の違いが良くわかりません。
宜しかったら、恐縮ですが、以下の具体例で、『噛み砕いて』教えて下さい。
(例)
セルA1~A13に1~13の数字を入力、平均値=7、STDEVでは3.89444、STDEVPでは3.741657となります。
また、平均値7と各数字の差を取り、それを2乗し、総和を取る(182)、これをデータの個数13で割る(14)、この平方根を取ると3.741657となります。
では、STDEVとSTDEVPの違いは何なのでしょうか?統計のことは疎く、お手数ですが、サルにもわかるようご教授頂きたく、お願い致します。

Aベストアンサー

データが母集団そのものからとったか、標本データかで違います。また母集団そのものだったとしても(例えばクラス全員というような)、その背景にさらならる母集団(例えば学年全体)を想定して比較するような時もありますので、その場合は標本となります。
で標本データの時はSTDEVを使って、母集団の時はSTDEVPをつかうことになります。
公式の違いは分母がn-1(STDEV)かn(STDEVP)かの違いしかありません。まぁ感覚的に理解するなら、分母がn-1になるということはそれだけ結果が大きくなるわけで、つまりそれだけのりしろを多くもって推測に当たるというようなことになります。
AとBの違いがあるかないかという推測をする時、通常は標本同士の検証になるわけですので、偏差を余裕をもってわざとちょっと大きめに見るということで、それだけ確証の度合いを上げるというわけです。


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