Warum absorbiert Glas (transparentes Material) das Licht nicht?

4 Antworten

Vom Fragesteller als hilfreich ausgezeichnet

Ausnahmsweise ein Zitat aus Wikipedia:"Einfallende Photonen wechselwirken je nach Energie mit unterschiedlichen Bestandteilen des Materials, somit ist die Transparenz eines Materials abhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle. Materialien die undurchsichtig für Licht sind, können transparent für andere Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums sein (z. B. Röntgenstrahlen). Im Bereich der Infrarotstrahlung befinden sich beispielsweise die Schwingungsenergien von Molekülen beziehungsweise Molekülgruppen oder auch der freien Elektronen im Elektronengas von Metallen. Im sichtbaren Bereich liegt die Energie der Photonen im Bereich der Bindungsenergie der Valenzelektronen, diese können durch Absorption eines Photons in das Leitungsband angeregt werden. Das beteiligte Photon wird dabei vollständig „ausgelöscht“. Wird ein Großteil der Photonen absorbiert ist ein Material undurchsichtig (nachfolgende Effekte wie Rekombination werden hier erstmal vernachlässigt). Die Bandstruktur des Materials ist somit (unter anderem) entscheidend für seine Transparenz.

Wichtig bei der Absorption von Photonen ist, dass diese nur in bestimmten „Energieportionen“ (Quant) erfolgt. Das heißt, nur Photonen einer bestimmten Energie können so absorbiert werden, Photonen mit höherer oder niedriger Energie bleiben unbeeinflusst. Isolator-Materialien wie Glas sind meist transparent, da ihre Bandlücke größer als die Photonenenergie für sichtbares Licht ist. Diese Photonen können daher nicht durch Valenzelektronen absorbiert werden. Die Ursache dafür liegt in der Bandstruktur des Materials, die beispielsweise durch den Abstand der Atome zueinander beeinflusst wird. Dass bei Glas die Valenzelektronen nicht in das Leitungsband angeregt und somit nicht für den Ladungstransport zur Verfügung stehen, bewirkt weiterhin, dass Glas nicht elektrisch leitfähig ist. Bei Halbleitern, die eine geringere Bandlückenenergie besitzen, werden hingegen Photonen höherer Energie (blaues Licht) absorbiert. Vom optischen Gesamteindruck sind diese Materialien daher nicht transparent, auch wenn sie beispielsweise für rotes Licht gesehen, transparent sind. Aus der reinen spektralen Transparenz kann jedoch der Farbeindruck nicht direkt abgeleitet werden." Wie Du siehst ist Glas also ein Halbleiter. Auch z.B. Quartz- oder Zuckerkristalle sind durchsichtig. Also egal ob kristallin oder "flüssig". Wasser auch, usw. Materialien, die zu fest reflektieren sind auch nicht transparent.

Ich benutze Chat-Sprache hier zwar nur sehr ungern, aber jetzt muss es mal sein:

LOL?!

Was soll das denn? Da hätte der Fragesteller doch auch selbst in Wikipedia schauen können, oder nicht?
Und dann wählt er diese Antwort auch noch als hilfreichste aus. oO
Ich verstehe echt immer weniger, was in den Köpfen der Leute vorgeht... >.>

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@TheUser1992

Stimmt, besonders weil ein Blick auf Wikipedia viel weniger zeitaufwendig ist, als eine Frage bei gf.net zu formulieren und dann auf einen kopierten Wikipedia-Eintrag zu warten. hm...

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@bluff

Ja ihr habt ja recht. Trotzdem ist es ein guter Text. Aber ich werde es nicht mehr tun, darum sorry an alle, die es nervt.

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@bluff

ich hab im Wiki unter "Glas" nachgeschaut und nichts gefunden. Mir fiel das Wort "Transparenz" einfach nicht ein. Kann passieren, wenn Deutsch nicht muttersprachlich ist. ne

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  1. Es gibt Anordnung von Atomen, in Reih und Glied ergibt eine einzige Schicht Atome auf einer Fläche eine besonderen Eigenschaft, den Lotuseffekt. Es entspricht einer polierten Oberfläche, die ein Lichtquant reflektiert.
  2. Es gibt auch Anordnung von Molekülen, hier können die Moleküle zum Beispiel folgendermaßen angeordnet sein: 2a) Teilausschnitt die Verteilung auf einem Würfel: Hier alle Eckpunkte vom Würfel besetzt mit je einem Molekül. Dies nennt man flächenzentrierte Anordnung. 2b) Hier jedoch noch zusätzlich ein Molekül in der Mitte vom Würfel angeordnet. Dies nennt man raumzentrierte Anordnung. Glas hat die Eigenschaft eine relativ gleichmäßige Anordnung zu haben, eine immer wieder gleiche Strukturverteilung der Moleküle und stabil, kaum schwingend als Netz im inneren. Da kann Licht so hindurch, so, dass es auch durch einen anderen Lichtquant kaum gestört werden kann. Erhitzt man Glas bis zur Rotglut, dann schwingen die Atome und Moleküle in der Gitterstruktur so stark, dass jeder Lichtquant gestört wird.

Der Lotuseffekt ist meines Wissens etwas anderes. Nämlich Oberflächen (wie bei Lotusblättern), die auf Grund sehr kleiner Haare oder Noppen wasserabstossend wirken.

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@Selbstkritik

Ein Lotuseffekt, wie der Name schon sagt, beschreibt den Effekt. Es ist wie und/ oder ähnlich der Lotusblätter. Es ist ähnlich, dadurch auch nur der Effekt erziehlt. Ein Effekt erreichen bedeutet eher das gleiche aber nie das selbe erreichen. Absolut gleich symetrisch angeordnete Atome ohne Lücken erreichen den gleichen Effekt, wie bei der Lotusblühte. Es werden kleinste Nannoteilchen (fadenförmige Strukturen) entwickelt, die sich quasi von selbst total perfekt genau anordnen. Zu einer einzigen sehr dünnen Schicht. Diese Technologie ist bis heute sehr umstritten, es kann die DNA verändern. Meinst du abstrakte Anordnung von Atomen?

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Das Absorbtionsmaximum von Glas befindet sich nicht im Bereich des sichtbaren Lichts und wird deshalb vom Menschen farblos gesehen.

Glas ist transparent weil ein Großteil der Strahlung (im Bereich des sichtbaren Lichts) weder absorbiert noch reflektiert wird,sondern durch das Material durchstrahlt. Dadurch sieht man was hinter dem Glas ist,man kann also durchschauen.

Warum Glas "sichtbare" Strahlung durchlässt,liegt daran,dass Strahlung dieser Wellenlänge wenig mit den Atomen im Glas wechselwirkt und dadurch "unbeschadet" das Medium verlassen kann.

Ein Grund für diesen Effekt ist die fehlende Ordnung im Material.Es gibt viele Bereiche in der Struktur in denen keine Atome sind.Durch diese Löcher können die Photonen durchtreten.

Bist Du Dir beim zweiten Teil sicher ? Denn auch Diamanten (die sehr dicht und geordnet sind), Eis, Wasser oder Quartzkristalle sind schliesslich transparent.

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@Selbstkritik

Ich bin mir sicher,dass die Photonen bei Transparenz nur wenig mit den Atomen im Medium wechselwirken!

Das mit den Löchern in der Struktur war eine Schlussfolgerung von mir.Kann sein,dass die geringe Wechselwirkung einen anderen Grund hat.

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UV-Licht wird ja absorbiert, deswegen wird man vor einer Fensterscheibe auch nicht braun. Das hängt mit den Metalloxiden zusammen, die Bestandteil des Glases sind.

uv-licht hat eine Wellenlänge die kürzer ist als 400nm! Also außerhalb meiner Frage

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@gnuman79

Wenn du das schon weisst, wird es dir ja auch nicht schwerfallen, den Rest herauszufinden

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@alchemist2

mich interessiert die besondere Struktur von Glasmolekülen, die für Licht bis zu 100% durchlässig ist. Und warum das so ist. Ich bin kein Physiker, deshalb frag ich, weil ich es nicht verstehe. :-)

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@gnuman79

Glas hat keine Strukturen und insbesondere keine Nahordnung. Jedes Metalloxidmolekül hat eine andere Umgebung, daher ist es physikalisch ungefähr wie eine feste Flüssigkeit und verhält sich auch so, es fliesst aber nicht oder unmessbar langsam.

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@alchemist2

könntest du das bitte näher erläutern? Oder ein Verweis/ Link hier veröffentlichen, wo dein Standpunkt geschildert wird.

Danke!

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@alchemist2

Wenn man eine Glasscheibe etwa zehn Jahre lang horizontal an einer Kantenlänge einspannt, dann kann man danach die Krümmung mit blossem Auge sehen. Es gibt übrigens auch undurchsichtige (sogar schwarze) Gläser, auch ganz homogen gemischte, sogar ohne Pigmentpartikel.

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