Qumdan Gələn İşıq: Şüşənin Amorf Quruluşu Və Şəffaflığın Fizikası
Faktum.az xəbər verir ki, məişətimizdə, memarlıqda və optik texnologiyalarda əvəzedilməz olan şüşə, bərk cisim kimi görünməsinə baxmayaraq, fiziki-kimyəvi baxımdan nəzəri olaraq “donmuş maya” və ya amorf bərk cisim kimi təsnif edilir. Şüşənin əsas xammalı silisium-dioksiddən () ibarət adi kvars qumudur. Qum 1700°C-dən yüksək temperaturda əridildikdən sonra sürətlə soyudulduqda, onun atomları nizamlı kristal şəbəkə əmələ gətirməyə vaxt tapmır və maya halındakı nizamsız, xaotik strukturunda donub qalır.
Şüşənin şəffaf olmasının biokimyəvi və kvant-fiziki səbəbi elektronların enerji səviyyələri ilə bağlıdır. Maddələrin işığı udması (absorbsiya) üçün işıq fotonunun enerjisi həmin maddənin atomundakı elektronu daha yüksək enerji səviyyəsinə qaldırmağa yetərli olmalıdır. Şüşənin atom strukturunda bu “enerji yarığı” (band gap) o qədər böyükdür ki, görünən işığın fotonları elektronları həyəcanlandırmaq üçün kifayət qədər enerjiyə malik deyil. Nəticədə görünən işıq şüşə atomları tərəfindən udulmur, onların arasından maneəsiz keçərək maddəni şəffaf edir.
İşığın şüşədən keçərkən sınması və yubanması isə optik sıxlıqla izah olunur. İşıq vakuumda maksimum sürətlə ( km/san) hərəkət etdiyi halda, daha sıx amorf mühit olan şüşəyə daxil olduqda onun elektromaqnit dalğaları atomların elektron buludları ilə qarşılıqlı təsirə girir. Bu təsir işığın faza sürətini təxminən 33% azaldır (şüşədə sürət km/san-dək düşür). İşıq şüşəyə müəyyən bucaq altında daxil olduqda bu sürət dəyişməsi dalğa cəbhəsinin istiqamətini dəyişir – yəni işığın sınması (refraksiya) baş verir.