ガラスが透明なのはなぜ？チコちゃん
26年8月21日放送の「チコちゃんに叱られる」の問題『ガラスが透明なのはなぜ？』の答えなどまとめてご紹介。
スポンサーリンクゲスト出演者
【ゲスト】葉加瀬太郎、小籔千豊、生田絵梨花
【VTRゲスト】なし
ガラスが透明なのはなぜ？
4問目の出題は、
なんでガラスは透明なの？
チコちゃんの答えは、
原子がきちんと並ぶ前に固まったから
解説は東京理科大学の安盛敦雄名誉教授。
例えば私たちがりんごを見た時に透明ではなく赤いと感じるのは至極当然のことですが、これは太陽の光が七色の光を同時に放っていて、りんごの皮がこの中の紫・青・緑の成分を多く吸収し、皮が吸収しなかった赤やオレンジの光があちこちに散らばって私たちの目に届き、この散らばった光を見て私たちの脳は「りんごは赤い」と判断するというのが色の認識の基礎原理。
一方でりんごと目の間にガラス板を置いた場合、無色透明なガラス越しに赤いりんごがそのまま映るわけで、これは光が進むのを邪魔するものがないというガラスの性質が関連。私たちが普段よく目にするガラスは人間の目に見える光を吸収する成分が入っておらず、さらには光を散らばらせるものも入っていないのでりんごに当たった光がそのまま見えるという事に。
逆を言えば光が進むのを邪魔しない物が透明に見えているという事でもあり、ガラスは原子がきちんと規則正しく並ぶ前に固まった構造をしているというのが重要なポイントに。
スポンサーリンク多くの物質は液体の状態から固まる時に自由に動いていた原子が徐々に規則正しく並び始めて、それらがどんどん集まって行って固まるのが普通の動きですが、これが成り立っていないのがガラス。
という事でガラスの製造工程を見てみると、
- ガラスの原料となる珪砂(けいしゃ)に石灰やソーダ灰などを加えて混ぜて約1400℃の溶解炉で溶かす
- ドロドロの液体になったガラスを冷やすと完成
となるわけですが、液体から冷やす際に時間をかけてゆっくり冷やしてしまうと原子がきれいに整列してしまってガラスはくすんで白っぽい状態＝失透(しっとう)と呼ばれる状態に。原子がちきんと並ぶと結晶となり、並んでない所と結晶の境目が光にとって壁のようになって光が真っ直ぐに進めずあちこちに散らばって白くくすんで見える事に。
ガラスに限らず光の進み方が変わる境目が沢山あるものは、そこで光が散らばってしまうので透明とは程遠い状態に。
一方で透明なガラスというのはきちんと並んだ結晶が存在せず、境目が存在しないので光が進む際の邪魔になるものがそこに無く透明に。このきちんと原子が並んでいない状態というのはいわば水と同じで水が透明なのも同じ原理。
そんな透明なガラスを生むにはゆっくりではなく急激に冷やす事が必要で、ドロドロに溶けたガラスを水が流れる容器に入れて冷やし、さらに巨大な扇風機で風を送ると急激に冷えて透明になったガラスが誕生。
原子がきちんと並ぶ前に急激に冷えて固まるので境目となる結晶が出来ず、光がそのまま通って透明になるというのがガラス。
ちなみにすりガラスはあえてガラスの表面に型などを使って細かい凹凸を付けているので光が色々な方向へ散らばって半透明な状態に。
他に長い時間をかけて冷えて固まって結晶化しても光が通り抜けて透明な物質も存在していてダイヤモンド、水晶などがその例。ダイヤモンドなどは数百万年から数億年かけて原子が規則正しく一つの大きな結晶になるので光を邪魔する壁が生まれず透明という原理という補足説明で4問目は以上。
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