玻璃透光不透明貼膜-玻璃透光不透明貼膜哪個(gè)好些
巴黎圣母院的一場(chǎng)大火，讓它那些巨大且古老的玫瑰花窗重新進(jìn)入了公眾關(guān)注的視野。許多人在關(guān)注這些文化瑰寶命運(yùn)的同時(shí)，也萌生出許多疑問(wèn)，為什么歐洲人這么早就發(fā)現(xiàn)了玻璃？為什么同樣是固體，玻璃能透光，其它許多東西就不能透光？這其中到底有哪些科學(xué)道理？
本文就物質(zhì)透光的原理、以及透光率會(huì)受哪些因素的影響做一些簡(jiǎn)要分析，為大家解開光的謎題。
巴黎圣母院巨大美麗的玫瑰花窗
在我們周圍的自然界有許多透光的物質(zhì)：空氣、水、玻璃、某些陶瓷、塑料等等，甚至你拿一個(gè)強(qiáng)光電筒照射自己的手掌，也能從另一面看到紅色的光，這意味著連我們的身體也是半透光的。
但還是有更多的東西似乎不能被光線穿過(guò)，比如說(shuō)金屬、石頭、混凝土、某些塑料、我們的木頭桌面以及擺在桌上的書等等，它們可以阻擋住光線。
為什么同樣是物質(zhì)，同樣是由原子構(gòu)成，有些東西可以很容易被光線穿過(guò)，而另一些就能阻擋住光線呢？要想了解這些，我們首先要知道什么是光，它有哪些特性。
光是宇宙中最顯著的存在，可以說(shuō)有宇宙就有光。無(wú)論人類是否存在，無(wú)論我們是否看見，光始終在宇宙中產(chǎn)生并穿行，直到永遠(yuǎn)。
光是光子，同時(shí)又是電磁波，科學(xué)家將光的這種特性稱為“波粒二象性”。波粒二象性是量子力學(xué)的一個(gè)概念，鑒于量子力學(xué)非常高深，經(jīng)常不為普通人所理解，因此本文不會(huì)過(guò)多著墨，我們將僅根據(jù)這個(gè)原理所表現(xiàn)出的部分現(xiàn)象來(lái)解釋光與透明度的關(guān)系。
光“波粒二象性”可視化圖形表示，只上圖，不解釋
既然光是電磁波，那么它就有不同的頻率和波長(zhǎng)。無(wú)論是太陽(yáng)光、星光還是其它物質(zhì)發(fā)出的光，它都包含了許多不同頻率和波長(zhǎng)，我們稱之為光譜。這個(gè)光譜可以很寬，但我們?nèi)祟惾庋勰芸匆姷闹挥衅渲袠O小的一部分光譜，這部分光譜的光我們稱之為可見光。
可見光的波長(zhǎng)一般在380～780nm之間，其頻率范圍大約為4.2×10^14～7.8×10^14Hz。比這個(gè)波段波長(zhǎng)更短的紫外光以及比它更長(zhǎng)的紅外線光，都是我們?nèi)搜劭床灰姷摹?/p>
當(dāng)我們仰望天空，可以看見滿天的星光，我們以為大氣是透明的。其實(shí)大氣只是對(duì)部分波長(zhǎng)的光透明，空氣中的氣體粒子會(huì)阻擋絕大部分的光。
地球大氣阻擋了許多波長(zhǎng)的光，只對(duì)7.5cm-15m波長(zhǎng)的光完全透明
從上圖我們可以看到，大氣層會(huì)阻擋相當(dāng)多的紫色光和紫外線，但它不能阻擋全部的紫外線。而我們的窗戶玻璃對(duì)紫外線也幾乎是不透明的。大氣層阻擋了X射線，使地球上的生命受到了保護(hù)。
為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？
在光學(xué)領(lǐng)域，透明度是材料的物理性質(zhì)允許光穿過(guò)該材料而不被散射的程度。我們?cè)谇懊娼榻B了光的波粒二象性，不同的光的波長(zhǎng)各異，這些光還同時(shí)擁有著不同的頻率。材料的分子性質(zhì)與結(jié)構(gòu)不同，它對(duì)不同波長(zhǎng)的吸收就不同，空氣中的分子會(huì)吸收100nm以內(nèi)的短波電磁波能量，而對(duì)7.5cm-15m的長(zhǎng)波完全透明，這就是由大氣中物質(zhì)特性所決定的。空氣中物質(zhì)的原子會(huì)吸收一定波長(zhǎng)光子的能量，并把它轉(zhuǎn)化成自己的內(nèi)能（比如熱能），從而使得這個(gè)波長(zhǎng)的光波能量受到衰減。
為什么天空和大海是藍(lán)色的？
這是許多孩子喜歡提出的問(wèn)題，而我們大人對(duì)于這個(gè)問(wèn)題的解答卻常常是錯(cuò)誤的。真實(shí)的原因是，空氣分子和水分子對(duì)380-480nm波長(zhǎng)的光產(chǎn)生強(qiáng)烈的漫射，而對(duì)波長(zhǎng)更長(zhǎng)的光譜則予以放行，于是藍(lán)色光和紫色光在大氣和水分子間來(lái)回反彈。我們?nèi)搜蹖?duì)藍(lán)色光更加敏感，看到天空和大海就都是蔚藍(lán)的顏色了。
天空和大海的藍(lán)色，是它們對(duì)不同波長(zhǎng)光吸收與漫射的結(jié)果
自然界的玻璃通常是閃電的高溫熔融了石英沙，或是炙熱火山將長(zhǎng)英質(zhì)的熔巖擠出來(lái)凝成黑曜石。第一塊人造的玻璃據(jù)說(shuō)產(chǎn)自美索不達(dá)米亞或古埃及文明，然后慢慢流傳到亞洲和歐洲。
玻璃是固體。普通的玻璃主要由二氧化硅、氧化鈉、石灰、氧化鋁等多種物質(zhì)經(jīng)高溫熔融后得到的透明混合體，不同種類的玻璃由不同的化學(xué)物質(zhì)組成，它們呈現(xiàn)出許多不同的特性，有的很耐摔耐磨，有的很耐熱，有的可以拉成細(xì)長(zhǎng)的絲，有的透光率極高。但總體來(lái)說(shuō)玻璃有一個(gè)共同的特性就是透光。
一個(gè)玻璃放大鏡中的倒影
玻璃透光，因?yàn)樗欠蔷w。 是不是有點(diǎn)不可思議？我們平時(shí)所見的晶瑩剔透的玻璃居然不是晶體！但事實(shí)的確如此。玻璃的分子結(jié)構(gòu)是不確定的。由于化學(xué)鍵合的特性，玻璃的原子結(jié)構(gòu)缺乏在結(jié)晶固體中觀察到的長(zhǎng)程周期性，它是一種無(wú)定型固體。
二氧化硅分子排序的無(wú)定型結(jié)構(gòu)
雖然玻璃呈現(xiàn)出固體形態(tài)，它堅(jiān)硬且脆，但從分子結(jié)構(gòu)上與液體相近，所以科學(xué)家們認(rèn)為玻璃事實(shí)上是在常溫下流動(dòng)極慢的一種液體。從這個(gè)角度看，不管是哪種玻璃，隨著時(shí)間的流逝，它總是會(huì)變形的，只不過(guò)時(shí)間久一些罷了。
玻璃分子間化學(xué)鍵合的特征決定了它容易被可見光光波穿透，就像是光穿過(guò)空氣和水一樣。
我們這里說(shuō)的半透明是指對(duì)可見光的半透明。除玻璃外，我們大部分的固體無(wú)機(jī)物質(zhì)都是由單晶或多晶體構(gòu)成。
像石英、藍(lán)寶石這類的單晶體，只要它們的內(nèi)部沒(méi)有雜質(zhì)，它就是透明的。而對(duì)于其它大多數(shù)非金屬固體來(lái)說(shuō)，它們是由許多分子鍵合的晶體結(jié)合而成，由于光在這些晶體晶界間復(fù)雜的漫反射關(guān)系，對(duì)外常常呈現(xiàn)半透明的狀態(tài)。
光在固體內(nèi)部晶界間的漫反射機(jī)制
經(jīng)常有人認(rèn)為石頭是不透明的，事實(shí)上你如果將一塊石頭切成薄片，就能發(fā)現(xiàn)它實(shí)際也是半透明的固體。
本文的開頭提到了鋁是不透明金屬，它的密度與玻璃的密度相仿，鋁的密度為2.7g/cm3，而玻璃因其化學(xué)成分的不同其密度約在2.5-3.8g/cm3之間。
玻璃之所以能透光是因?yàn)樗鼘儆诜蔷w，看起來(lái)固體是否透光與其密度沒(méi)有必然聯(lián)系。事實(shí)上比鋁密度更低的鈉（密度為0.968g/cm3）和鋰（密度為0.534g/cm3）也不透光，其它的金屬全都不能被可見光穿透。
金屬會(huì)吸收一部分電磁波并將其能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，同時(shí)將絕大部分可見光反射出去。新的鋁箔可以反射92%的可見光，更可以把多達(dá)98%的遠(yuǎn)紅外光反射出去。金屬擁有這種特性，主要因?yàn)樗鼈兪菍?dǎo)電的晶體。
鋁的光澤是其表面電子層反射光譜的體現(xiàn)
我們知道金屬擁有良好的導(dǎo)電性能，這緣于其外層有一個(gè)到數(shù)個(gè)自由電子。
以鋁為例：
鋁原子有13個(gè)電子，它的最外層有3個(gè)自由電子，在許多化學(xué)反應(yīng)中，鋁可以相對(duì)容易地放棄這3個(gè)最外層的電子。單獨(dú)一個(gè)鋁原子的半徑是143皮米（pm），在去除了三個(gè)最外層電子的情況下，對(duì)于4-配位原子，半徑縮小到39 pm，對(duì)于6配位原子，半徑縮小到53.5 pm。在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下，鋁原子（當(dāng)不受其他元素原子影響時(shí)）形成面心立方晶系，由原子最外層電子提供的金屬鍵結(jié)合。
鋁的面心立方晶體結(jié)構(gòu)
鋁在形成結(jié)晶之后，它的外面多出來(lái)許多自由電子，這些自由電子盡管受到原子核及金屬鍵力的影響還呆在原位，但它們是容易失去的，在金屬鋁的表面，這些自由電子構(gòu)成了一片“海洋”。
光是電磁波，光子兼具電和磁場(chǎng)的效應(yīng)，當(dāng)光子與金屬表面碰撞后，其電場(chǎng)會(huì)激發(fā)金屬表面的電子，使其發(fā)生彈性響應(yīng)（這種響應(yīng)屬于量子力學(xué)范疇），結(jié)果是光子大多數(shù)被反射出去，只有極少數(shù)光譜光子被吸收。不同金屬對(duì)相應(yīng)頻率光吸收率和反射率的不同，使它們顯現(xiàn)出不同的顏色。
鋁Al、銀Ag和金Au的光垂直反射率曲線
雖然玻璃與鋁同屬于固體，密度相近，甚至玻璃比鋁更堅(jiān)硬，但玻璃由于其分子結(jié)構(gòu)不定型，所以玻璃像水和空氣一樣很容易被可見光光線穿透，我們看玻璃是透明的。
有些玻璃看起來(lái)顯示出豐富的色彩，像巴黎圣母院的玫瑰花窗或藝術(shù)花瓶，那是制作工匠們向里邊摻雜了各種雜質(zhì)產(chǎn)生的光線漫射效果。
美麗的藝術(shù)花瓶，這是玻璃中加入其它化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生的光線漫射效果
而對(duì)于鋁這樣的金屬，由于其原子核最外層自由電子間構(gòu)成金屬鍵，使金屬表面形成一片電子海洋，電子層阻擋了大部分光子的入侵并且反射它們，因此即使有些金屬的密度很低，光線也不能穿過(guò)它們。
你能舉出對(duì)可見光線透明金屬的例子嗎？
