Ted talk · Section 8
玻璃为何是透明的
向窗外张望一下 有必要的话 戴上眼镜
Level: HSK6 · 105 sentences
Transcript
- 向窗外张望一下
- 有必要的话 戴上眼镜
- 也许你还想拿副望远镜
- 或是放大镜
- 现在 你看到了什么
- 无论你看到了什么
- 答案都可能不是那一层层
- 近在咫尺的玻璃
- 但是你是否想知道
- 为什么有如此固态的东西却看不见呢
- 要明白这点
- 我们首先要知道玻璃究竟是什么
- 以及它是怎样形成的
- 所有一切都始于地壳
- 在它其中最基本的两种元素:
- 硅和氧
- 它们相互作用形成二氧化硅
- 二氧化物的分子自动排列
- 形成晶体状物被称为石英
- 石英通常在沙中被发现
- 沙大多由颗粒组成
- 而颗粒是多数玻璃的主要原料
- 当然 你可能注意到玻璃
- 并不是由许多石英粒组成的
- 这点显而易见
- 一方面 晶体结构内部严格形成的颗粒边缘
- 或者很小的瑕疵
- 反射及散射照向它们的光
- 但是当石英加热到足够热时
- 产生的热量就会让分子产生震动
- 直到它们打破以前的链结
- 进而形成流动的液体
- 就和冰融化成水一样
- 但是和水不同的是 液态的二氧化硅
- 冷却之后不会形成固态晶体
- 相反 当分子失去能量后
- 它们就更不太可能
- 移动 形成 一个 有 秩序 的 状态
- 这样的结果就是人们所说的非晶型固体
- 一种具有混乱液体结构的固态物质
- 使得分子可以自由填补任何缝隙
- 这样就让玻璃表面
- 在微观层面上是一致的
- 光可以穿透它
- 但不会散射出去
- 但是这还是不能解释
- 为什么光可以穿透玻璃
- 而不是像其他大多固体那样被吸收
- 关于这个 我们需要进一步谈论到
- 亚原子层面上
- 你或许知道原子是由原子核
- 以及围绕着它的电子共同形成的
- 但是你有可能很意外的发现
- 它的大部分体积都是空的
- 事实上 如果把一个原子比作一座体育场那么大
- 那么原子核可能就是体育场中心的一颗豆子
- 而中子就像是沙粒
- 环绕于四周的座位上
- 这样一来，就会留有大量的缝隙
- 让光可以穿过它
- 却不会碰到其他颗粒
- 所以真正的问题并不是
- 为什么玻璃是透明的
- 而是为什么所有物质都不透明？
- 答案 可以 归结于 与 原子 内 中子
- 不同能级有关
- 若把它们视为体育场里
- 一排排的座位
- 一个 电子 首先 被 安排 到 某 一排 就坐
- 但是 它 可以 跳到 另 一个 更 好的 一排 座位
- 只要它有足够的能量
- 如果幸运
- 吸收一个穿过这个原子的光子
- 刚好可以提供
- 电子所需要的能量
- 但有个问题
- 来自光子的能量
- 必须正好合适
- 才能使得电子跳到下一排
- 否则 光子就会穿过这些电子
- 就像光穿过玻璃一样
- 排与排分开的太远
- 以至于可见光的光子
- 不能提供足够能量让电子
- 在两排之间跳动
- 但另一方面 紫外线光子
- 刚好可以提供足够能量
- 进而被吸收
- 这就是为什么透过玻璃你不会被晒黑的原因
- 这种既是固体又是透明状的特性
- 让玻璃在几个世纪以来
- 得到了大量的应用
- 从可以让光照入
- 却又能把其他物质挡在外面的窗户
- 到能让我们同时看到
- 地球以外的广袤星空
- 以及眼前的微小世界的镜片
- 很难想象
- 没有玻璃的现代文明会是怎样
- 但是对于这样如此重要的物质
- 我们却很少思考它以及它的作用
- 这恰恰是因为玻璃最重要的
- 以及最有用的特质是
- 使其变得无特征并不可见
- 以至于我们都忘了它的存在