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유리는 왜 투명한가

유리의 분자식?화확식?좀...
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유리는 왜 투명한가

김태*2019-05-15

우리 주변에는 항상 볼 수 있는 것 중에 하나가 투명한 유리로 된 식기,
유리창, 조명기기 등입니다. 도자기나 금속은 불투명한데 유리는 왜
투명한지 여러분은 의문을 가져본 적이 없습니까?
오늘은 유리는 왜 투명한지에 대해서 같이 한번 생각해 보겠습니다.

일반적으로 유리의 주성분은 금속산화물인 이산화규소, 산화나트륨,
산화칼슘입니다. 그리고 질 좋은 유리를 만들기 위해 소량의
산화알루미늄, 산화붕소도 섞는데, 현재 생산된 유리의 거의 95퍼센트는
이와 같은 복합성분으로 구성되어 있습니다.

유리는 왜 투명할까요?

어떤 물질이 투명하다는 것은 우리 눈에 보이는 빛이 그 물질을 통화할 때
흡수되거나 산란되지 않는다는 것을 뜻합니다. 눈에 보이는 것은 파장이
4000∼8000Å의 빛인데, 유리는 이 범위 안에 들어 있는 파장의 빛을
통과시키기 때문에 투명해 보이는 것이다.

그러면 빛의 흡수가 일어나지 않는 이유는 무엇일까요?

빛의 파장이 짧을수록 에너지가 높은데, 각각의 물질에 따라 결정된
에너지 준위보다 파장이 짧은 빛이 들어오면 물질 속의 전자는 그
에너지를 받아 빛을 흡수하게 됩니다. 반대로 어떤 에너지 준위보다
파장이 긴 빛이 들어오면 이번에는 물질을 구성하고 있는 원자 자체가
격자진동이라고 하는 일종의 공명을 일으켜 또 다시 빛을 흡수해
버립니다.

결국, 물질은 각기 특정한 범위의 빛만을 흡수하지 않고 통과시키는데,
유리의 경우는 우연히도 빛을 흡수하지 않는 범위가 우리의 눈으로 볼 수
있는 빛의 범위 전부를 포함하므로 투명한 것입니다.

유리에서 빛이 산란되지 않는 이유는 무엇일까요?

그것은 유리가 균일하게 만들어져 있기 때문입니다. 예를 들어, 유리와
비슷한 도자기는 불투명한데 그것은 도자기가 여러 가지 종류의 입자로
구성되어 있기 때문이다. 비록 빛을 물질에 흡수하지 않는다 해도
입자끼리의 접촉면에서 빛이 산란될 수 있기 때문입니다. 유리에는
울퉁불퉁한 면이 없기 때문에 빛은 직진하여 통과할 수 있습니다.
불투명유리가 투명하지 않은 것은 표면을 거칠거칠하게 하여 빛이
산란되도록 했기 때문입니다.

색이 들어 있는 유리는 어떻게 만들까요?

철, 코발트, 니켈과 같은 원소를 넣어서 우리들에게 보이는 빛 가운데
특정한 색의 빛만 흡수하게 하는 것입니다. 그러면 남아 있는 색의 빛만이
통과하게 되므로 빨간색이 난다거나 파란색이 나게 되는 것이지요.

자, 이제 유리가 왜 투명한지 이해가 되실 것으로 믿습니다.

다음으로 자외선과 적외선이 입사될 때에 유리 전자의 고유진동수는 자외선의
진동수와 같기 때문에 자외선이 유리에 입사하면 공명진동을 하게 되고 열을
발생시키며 유리는 자외선에 대하여 불투명하게 되며 낮은 진동수의 적외선은 전자가
아니라 분자 전체를 진동시켜 공명하게되고 열이 발생되어 유리는 불투명하게
됩니다.
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