Proč je sklo průhledné

Thumbnail play icon
91 %
Tvoje hodnocení
Počet hodnocení:465
Počet zobrazení:5 999

Se sklem a dalšími průhlednými látkami se setkáváme snad každý den. Ale zamysleli jste se někdy nad tím, co je vlastně činí průhlednými?

Jedno naučné video z kanálu Sixty Symbols už tu máme a jelikož se profesor Phil Moriarty setkal převážně s úspěchem, přináším druhé, které se zaměřuje právě na problematiku průhlednosti pevných látek.

Přepis titulků

V následujících 10 minutách bych chtěl mluvit o... - Nemáš na to deset minut. - Aha, dobře. V následujích několika minutách... Začnu znovu. V následujích několika minutách bych chtěl vysvětlit, proč jsou některé materiály průhledné a jiné ne. Proč světlo projde některými materiály a jinými ne. Konkrétně sklo. Proč je sklo průhledné? Jaktože jím světlo projde?

Sixty Symbols: ZAKÁZANÉ PÁSMO Našel jsem množství zajímavých, ale znepokujujích stránek... Když jsem se připravoval na video o průhlednosti skla, vygooglil jsem si to, abych věděl, co říkají ostatní. Zadáte-li do googlu "proč je sklo průhledné?", naleznete množství stránek jež vám dají naprosto nepravdivé odpovědi. Naprosto špatné odpovědi, znepokojivě špatné. Vysvětlují to většinou tak, že sklo je podobné tekutině, pročež jsou jeho molekuly dále od sebe, čímž mezi nimi vznikají mezery, jimiž světlo projde.

Což je velice špatně v tolika různých ohledech. V čem se tedy liší sklo od ostatních materiálů? Zásadní je uspořádání atomů v pevné látce, které pak určuje... A to je to důležité.

...uspořádání elektronů. A to, jak jsou elektrony poskládány do pásů s různými hladinami energie, určuje, zda světlo projde. Takže teď budu předstírat, že jsem foton. Budu procházet tímto pokojem, jakožto určitou látkou, která se skládá z atomů, všude jsou tedy elektrony. Já tudy procházím nabitý určitou energií. Moje práce, jakožto fotonu, je vzít některý elektron a z jeho základního stavu s nejnižší hladinou energie ho excitovat do stavu s vyšší hladinou energie.

A když tohle provedu, jsem pohlcen. Neprojdu tedy látkou. To nastane např. u cihel. Foton vstoupí do látky, excituje jeden elektron na vyšší hladinu energie, načež je pohlcen a látka se jeví neprůhledná. V případě skla a dalších průhledných materiálů dochází k tomu, že rozdíl mezi základním stavem a vyššími hladinami energie, jenž nazýváme zakázané pásmo, je příliš velký.

Abych mohl být pohlcen, musím jakožto procházející foton excitovat nějaký elektron až na tuto hladinu energie. Já na to ale nemám dost energie, pročež nejsem pohlcen a projdu látkou...

až na druhou stranu, takže se látka jeví průhledná. Rozdíl mezi základním stavem a touto hladinou energie se nazývá zakázané pásmo. A elektron může být pouze tady, nebo tady, nemůže existovat mezitím. Foton předá elektronu energii pro excitaci a pak v podstatě "umírá".

V případě skla, diamantu a dalších průhledných látek je zakázané pásmo mezi základním stavem a excitovaným tak velké, že fotony viditelného světla, fotony viditelných vlnových délek, nemají dost energie, aby se dostaly odsud až sem. Teď půjdeme do laboratoře provést experiment, který obvykle dělají druhé ročníky. Podíváme se, jak materiály pohlcují světlo.

Máme zdroj světla a máme přístroj zvaný monochromátor či monochromator, který z bílého světla vyčlení jen světlo určité vlnové délky, tedy určité barvy a určité energie. Tady vidíme, že vlnová délka je teď zhruba... Nezkalibroval jsem to, ale doufám, že je to správně. ...zhruba 525 nanometrů.

Teď jdu od fotonů s vysokou energií, které jsou modrozelené, až k fotonům s nízkou energií. Tady mám vzorek, který je zhruba v půli toho, o čem jsme mluvili. Není zcela průhledný, není zcela neprůhledný. Také vidíme, že je barevný. Je to příklad polovodiče.

Zajímavé je na něm to, že jeho zakázané pásmo spadá do hodnot viditelného světla. Takže některé fotony viditelného spektra jsou schopny excitovat jeho elektrony a jiné ne. A my dokážeme změřit přechod mezi fotony, které mají dost energie a které ne. Tedy které fotony budou pohlceny a které projdou na druhou stranu.

Abychom to světlo lépe viděli, nasměroval jsem ho na stranu téhle krabičky s fotodiodou. Ta aktivní část je tady, takže to posunu, aby světlo dopadalo na diodu. A opravdu prochází světlo. Teď přijde na řadu náš vzorek, který vložím před fotodiodu, takže světlo prochází tudy, tudy a tudy, pak skrze vzorek a dopadá na fotodiodu.

A ukazuje nám to nulu. A to proto, že všechny fotony byly pohlceny. Fotony této vlnové délky totiž mají dost energie, aby excitovaly elektrony přes zakázané pásmo, načež jsou pohlceny. Změníme-li vlnovou délku a z modré se tedy stane červená, ručička se začne pohybovat.

V tomto okamžiku už světlo prochází skrz. Protože tyto fotony už nemají dost energie, takže už nezvládnou excitovat elektrony ve vzorku. Překlad: Beachboy www.videacesky.cz

Komentáře (30)

Zrušit a napsat nový komentář

Odpovědět

00:55 má být "že sklo je podobné tekutině", ne světlo

191

Odpovědět

Aha takze uz konecne vim jak ty tajne jednotky vidi pres zdi.Maji ty bryle na urcite frekvenci toho svetla a ty fotony projdou treba pres ty cihly husty .)

1918

Odpovědět

ne xD oni maj termokamery

223

Odpovědět

+AlennJenom doplním. Přes zeď prochází fotony, jen už nejsou ve frekvenčním pásmu, které nazýváme světlem. Jsou ve frekvenčním pásmu, které nazýváme teplem... proto termo(teplo)kamery ;-)

01

Odpovědět

+randomofamberNo nevím zda se tomu dá říkat frekvence, je to spíš energie ne? Pokud máš uvnitř zdroj tepla tak teplo prochází skrz zeď a ty ho vidíš na displayi, ale u nás díky izolaci by asi policie neměla takovej úspěch v USA je většina domů z kartonu :D

01

Odpovědět

+AlennNe, měl jsem na mysli frekvenci. Energie je něco jiného.

01

Odpovědět

Kéž by to takle vysvětlovali ve školách..
Nezáleželo by na tom, co je elektron (to by se vysvětlilo třeba pozdějc), ale na tom jak by to učitel vysvětlil - takle pomocí plastových pomůcek a trocha pohybu je to lepší, než nějaký obrázek, nebo suchý výklad.

194

Odpovědět

Zajímavé video, jen malá chyba v 0:56 říká glass, ne light.

181

Odpovědět

Paráda, více takových videí :) Třeba i Vsauce už dlouho nebyl. Ale to je jen takový návrh, díky za taková videa :)

193

Odpovědět

Gut videjko akorát by se mohli naučit zacházet z kamerou z toho neustálého třepáni kde věčinu času ukazuje něco mimo záběr me začne tak leda bolet hlava nebo dostanu mořskou nemoc.

1813

Odpovědět

Neříkám, že nemáš pravdu, ale ty se radši nauč zacházet s češtinou.

183

Odpovědět

Takze preto sklo pohlcuje UV žiarenie... super videa, len tak dalej ;)

202

Odpovědět

To, že je sklo kapalina, je pravda. S jeho průhledností to však nesouvisí...

2250

Odpovědět

http://www.glassrevue.com/news.asp@nid=196&cid=6.html
Jestli
mi nevěříte, jděte se někdy podívat na nějaká opravdu stará okna - všimnete si, že dole jsou tlustší než nahoře, protože stéká. Je to kapalina o velmi vysoké viskozitě...

2014

Odpovědět

+SriberTakže trvá několik desítek let (ne-li století), než se to skutečně projeví na tloušťce skla. Můžu potvrdit!

207

Odpovědět

+Sriber"Fyzikové dospěli k překvapivému zjištění, že sklo nepatří mezi látky skupenství pevného, ale musíme ho považovat za tuhou kapalinu. Pevné skupenství je totiž především určeno krystalovou strukturou, a ta má danou určitou krystalovou mřížku"

To byli fyzikové snad ze středověku, když neznali pojem amorfní pevná látka.

212

Odpovědět

a ja som plazma...

189

Odpovědět

+QuelThassklo je přechlazený roztok.

182

Odpovědět

No jasně, pokud říkáš, že sklo je tekutina, pak má pravdu i QuelThas, že on je zas plasma :-) tím neříkám, že se pleteš, ale chci tím říct, že látka je určitý skupenství při určitých podmínkách...

jako H2O může být pevné (led), tekuté (voda) i plynné (pára), při enormních podmínkách i plasma... tohle se přece učí i na základce ne? Chování H2O je tady: http://2.bp.blogspot.com/-KptpEVwLD4k/TicMaHxMBmI/AAAAAAAAAiU/GGH3140_E5M/s1600/tlak.jpg a stejně tak je to u skla i u ostatních látek...

Když se sklo vyfukuje ve sklárnách, tak tam je to tekutina, ale když zchladne, tak je to pevný skupenství, ale otázka je kde jsou ty hranice... často to nejde říct jednoznačně, jsou to jen termíny...

195

Odpovědět

+jeffry-jordanSklo je kapalina i když je třeba v oknech nebo sklenicích. Jen je natolik viskózní, že to nejde od oka poznat.

208

Odpovědět

+jeffry-jordanto by musela být kapalina i plast, nebo třeba i železo, zlato... když nechám plastovou lahev dlouho na sluníčku, a že třeba v egyptě se mi to stalo, tak prostě začne roztávat.

195

Odpovědět

+jeffry-jordanlenacia: Jenže to sklo neroztává, ale stéká - není to teplotou, ale gravitací...

198

Odpovědět

+jeffry-jordanSciber: to i prsa mojí babičky, ale to ještě neznamená, že jsou kapalina...

232

Odpovědět

+jeffry-jordanSriber: no záleží na úhlu pohledu, myslím, že to nemá smysl řešit, podle mě se sklo nijak výrazně neliší od ostaních materiálů.

Z dlouhodobýho hlediska se jeví jako tekutina, protože stéká jak říkáš, ale to stéká i to zlato při dlouhpodoběji, nebo na planetě s vysokou gravitací... ta gravitace to je síla působící na hmotné těleso a tím pádem se v něm vytváří tlak (stejně jako ve vzduchu)... každej kov při vyšším vnitřním tlaku teče jako voda :-) prostě nevidím důvod proč dělat ze skla něco vyjímečnýho :-)

193

Odpovědět

Sklo patří mezi amorfní látky s pevnou, ačkoliv nepravidelnou strukturou. Váš příklad tekutosti skla na starých okenních tabulích, které po několika stovkách let jsou silnější v dolní části z důvodu "natečení" skla, je každopádně jen mýtus. Ve skutečnosti byla tato skla nalezená jen u několika kostelů ze středověku, přičemž toto ztluštění ve spodní části bylo způsobeno výrobním procesem, který je výrazně odlišný od toho, který používáme dnes. Přeji hezký den. A děkuji za video, bylo skvělé.

254

Odpovědět

http://fykos.cz/rocnik16/reseni/reseni6-3.pdf
Kdyby
někoho zajímaly podrobnosti o tomto bludu...

191

Odpovědět

Sklo je průhledný, protože je skleněný. Hotovo

214

Odpovědět

S takovým jménem učit, zrovna v Anglii... :D

181

Odpovědět

Moriarty is real!

181

Odpovědět

Jen tak dál, zajímavé věci to jsou :)

Ale profesor Moriarty? Vážně? :D

181

Používáme cookies, abychom mohli provozovat tuto internetovou stránku a zlepšit Vaši uživatelskou spokojenost. Budete-li pokračovat beze změny nastavení, předpokládáme, že souhlasíte s ukládáním souborů cookies z internetových stránek. Více informací o použití cookies.
OK