日常生活中，有一種材料非常常用，常用到我們一提到它，自然而然地認為它就是透明的。這種材料叫做玻璃，今天我們就來解讀一下玻璃為什么是透明的？

　　玻璃透光意味著光穿過了玻璃。那么換句話說，不透光就是光被擋住了，沒有過去。那么光被擋住就有這么幾種可能：光被吸收或者光被反射或者散射回去了。顯然，物體反射什么樣的光，自然就會呈現(xiàn)出什么樣的顏色。因此，本期主題需要擴展一下，應(yīng)該叫做物體顏色的物理本質(zhì)。好，接下來回到最初的問題：玻璃為什么是透明的？提到透明，我們第一時間會想到，大部分液體或者氣體都是透明的，其實玻璃為什么透明的原因跟液體、氣體透明是一樣的，都是因為微觀上有空隙！例如，固態(tài)物體，分子之間的排列是非常緊密的，因此也非常堅固，就跟一堵墻一樣；而氣體或者液體，分子之間的排列就相對比較松散，相互連接強度也變小，自然也容易讓光透過去。（注：當然這并不是光透射過去的根本原因，這只是一個表象，有博人眼球之嫌）

　　顯然，這并不能回答玻璃為什么是透明的問題。這就要涉及到玻璃的結(jié)構(gòu)了。普通光學玻璃是由二氧化硅和其他化合物熔融在一起形成的（主要生產(chǎn)原料為：純堿、石灰石、石英），在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并逐漸硬化。由于玻璃采用超快速冷卻而獲得，因此保留了其在液態(tài)的結(jié)構(gòu)，具有短到中程有序、長程無序的狀態(tài)，是各向同性的。所以，在宏觀上玻璃是固態(tài)的，但在微觀上卻是液態(tài)的。好，問題又來了，玻璃粉末為什么是白色的，而不是透明的？

　　雖然，前面提到分子之間要有空隙才能透光，不過此空隙并非真的空隙。玻璃是非晶體的，另外對應(yīng)的就是晶體，如果間隔是一致有序的，那么我們把它叫做單晶體；如果在某一處晶粒的晶面取向不一致了，那就是多晶體，這個界面叫做晶界。而這個晶核之間的空隙就是晶界。顯然，這個雜亂無章的晶界會引起光的折射、反射、散射等現(xiàn)象，所以一般情況下，單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率會大于多晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率 ，因為多晶不利于均勻吸收太陽光金沙集團1862cc成色。扯遠了，回來繼續(xù)，如果當物體的結(jié)構(gòu)被破壞（像玻璃粉末一樣），那就不算單一的晶體了，顯然不能再算晶界（這是微觀上的概念），只能算顆粒物了，自然在顆粒界面處形成雜亂無章的光線，所以最后呈現(xiàn)白色。

　　當然，玻璃為什么是透明的有一個前提條件，這個前提條件是對人來說。人類的視覺范圍是可見光部分，所以對我們來說，只要可見光部分能夠通過，就說這種材料是透明的。其實，對于電磁波（光）來說，任何一種材料都不是完全透明的。舉個最簡單的例子，玻璃能夠透過可見光，但是卻能阻擋紫外線，這也是為什么隔著玻璃不容易曬黑的原因；再比如，我們的皮膚是不透明的吧，但是去醫(yī)院拍X片的時候，卻能看得見骨頭的樣子。所以，透不透明是相對的。那么最最最重要的問題來了，可見光和紫外線、X射線都是電磁波，只是頻率不同，那到底是什么決定這種材質(zhì)具體吸收、折射或者反射什么樣的電磁波。這就涉及到原子能級的概念。由量子力學理論可知，組成物質(zhì)的原子中有不同數(shù)量的粒子（電子）分布在不同的能級上，在能量最低的能級上的粒子受到某種光子的激發(fā)，躍遷到高能級的激發(fā)態(tài)，再從高能級跳到低能級從而輻射出與激發(fā)它的相同性質(zhì)的光。另外，物體還會吸收光轉(zhuǎn)換成熱能，各個方面的原因疊加起來決定物體吸收什么樣的光從而呈現(xiàn)出什么樣的顏色。比如黑色，就是物體吸收了可見光部分的電磁波導致。既然提到了光的反射，那就必須要提一下鏡子（玻璃+銀、鋁、汞等組成），或者有光澤的金屬。

　　以金（Au）為例，從圖5可以看到，金在500nm以下波段的反射率是非常低的，所以我們看到的是500nm以上的反射光，因此金呈現(xiàn)的是金黃色。好，問題來了，為什么鋁（Al）在全波段的反射率一直這么高，而金的有些波段卻不高。這個就要扯到等離子體理論了。在金屬中存在未全部填滿的能帶，里面存在許多的自由電子，這些自由電子非常類似等離子體里的自由離子。光子會引起等離子振蕩，如果光的頻率低于等離子體頻率，那么光就會被反射回去；當光頻高于這個頻率時，金屬電子來不及反應(yīng)去屏蔽反射光子，則光就能夠透過去。顯然，對于不同的金屬材料，這個等離子體頻率肯定是不一樣的，不過大多數(shù)金屬的等離子體頻率在紫外波段?？偨Y(jié)一下，玻璃為什么是透明的？首先，玻璃的材質(zhì)要保證它不會吸收可見光，不然就是黑色的了；其次，必須結(jié)構(gòu)是完整的，不然像玻璃渣渣這樣子的肯定就不會透明了；最后，玻璃不像金屬一樣有自由電子，不會屏蔽反射光子。這就是玻璃透明的原因。玻璃在不同的場合有不同的應(yīng)用，比如防輻射光學玻璃，就是想要吸收或者散射X射線、γ射線等放射性射線的光子，所以通常會在玻璃基質(zhì)中加入重金屬元素（如鉛和鉍元素），從而達到防輻射的目的，它在醫(yī)學、原子能工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

　　本文發(fā)布后有很多老師質(zhì)疑內(nèi)容的科學性，確實由于水平有限，解釋得不夠完美，但是我相信里面很多內(nèi)容還是可取的，各位看官都有自己的評判標準，哪個對，哪個解釋得不夠嚴謹（其實所有的內(nèi)容本文中都提到了），不再一一回復(fù)，抱歉！

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