Cam Neden Işığı Geçiriyor?
Cam katı, inorganik bir materyaldir. Ana kaynağı oksijen ve silikondur. Silikon molekülleri oksijen molekülleri ile birleşerek silikon dioksiti oluşturur. Bu yeni oluşan madde zamanla kuartza dönüşür. Kuarz kristal biçimdedir ve genellikle kum tanecilerinde bulunur. Yani aslında temelde kuma yüksek miktarda ısı verilerek elde edilir. Cam yapım ustası ve eğitimci Mark Miodownik bu ürünün oluşum sürecini şöyle tarif ediyor: “Likit silikon dioksit, soğukken kristal formda değildir. Aksine molekülleri enerji kaybeder ve daha düzensiz hal alırlar. Buna amorphus solid denir. Solid bir madde aslında düzensiz, akışkan bir yapıya sahiptir; bu da moleküller arasındaki boşluğun doldurulmasına olanak verir. Camın yüzeyi mikroskobik boyutta baktığınızda ışığın farklı yüzeylere dağılmadan durmasını sağlar.”[kaynak]
“Cam neden saydamdır? Cama saydamlık kazandıran özellik nedir? Cam ve demir aynı parçacıklardan (elektron ,nötron,proton) oluşur ama birisi saydam diğeri mat, neden?”
Cam %100 e yakın oranda ışığı geçirebilen inorganik yapılı ve ağırlıklı olarak SiO2
malzemesini içeren sıvı malzemedir. Yani cam sıvıdır.
Camın yapısında sadece silisyum ve oksijen atomları bulunmaz. Azımsanmayacak oranda metal oksitler de bulunur, özellikle kalsiyum.
Peki camın içinde ametal, yarı metal ve metal malzemeler varsa nasıl oluyor da ışığı içinden geçirebiliyor?
Veya bazı gazlar (iyot gazı, su buharı, karbon dioksit gazı) bir araya toplandığında camdan binlerce kat daha az yoğun olmasına rağmen neden ışığı camdan daha az geçiriyor?
Yada kömür görünür ışığı geçirmezken aynı kömürün çok daha fazla sıkışmış formu olan elmas, ışığı nasıl geçiriyor?
Pencere camları çok yoğun olmasına karşın şeffafken tahta çerçeveler neden ışığı geçirmiyor?
Atom denilen tanecikler düşündüğümüzden daha küçüktür. O kadar küçüktür ki size anlatmak için sayıları kullanacağız. Mol kavramını birçoğunuz bilirsiniz. Avagadro sayısı ile hesaplanır ve bu sayı yaklaşık olarak 6.02214199 x 1023 tür.
602,214,199,000,000,000,000,000 bu sayı, altı yüz iki seksilyon iki yüz on dört kentilyon yüz doksan dokuz katrilyon şeklinde okunur
602 milyar 214 milyon 199 bin ile 1 trilyonun çarpımı da denilebilir.
Bu kadar demir atomu bir araya geldiğinde yaklaşık olarak 26 gram yapıyor.
Atomları normal şartlar altında bir arada tutan güç o atomun karakteristik olarak birbirleri arasında oluşturdukları fiziksel bağın hangi sıcaklıkta hangi kuvvette kalacağına göre güç alır. Yani 25°C de demir atomları arasındaki fiziksel bağ oldukça güçlüyken 1538 °C ye getirldiği zaman demir atomları arasındaki güçlü fiziksel bağ zayıflar ve demir artık tıpkı su gibi dökülebilir hale gelir yani erir. Eğer demiri ısıtmaya devam ederseniz 2861 °C de demirin buharlaştığını görürsünüz fakat gaz fazındaki demir bile şeffaf değildir.
Bazı sitelerde yapılan açıklamalarda şeffaflığın taneciklerin arasındaki boşlukların fazlalığından kaynaklandığı belirtilmiş durumda fakat durumu tam olarak açıklayan neden bu değil. Zira yoğun havada uçabilecek kadar düşük yoğunluklu katı madde üretilmiş durumda ve madde ışığı içinden geçirmiyor! Maddeyi bu bağlantıdan görebilirsiniz.[kaynak]
Eğer şefaflık tanecikler arası boşlukların fazlalığından dolayı olsaydı bu maddeyi gözümüzle göremezdik.
Aslında burada dikkat çekmek istediğimiz nokta katı – sıvı ya da gaz fazındaki maddelerin şeffaflık üzerinde alakasının olmadığını göstermekti. Hangi maddenin tanecikleri olursa olsun aralarındaki boşluklar oldukça fazladır ve bu özellik şeffaflık sağlamaz.
Demir neden şeffaf değil? Neden ışığı içinden geçirmiyor?Işık renklerden oluşur. Maddelerin birçoğu ise farklı renklerdeki fotonları absorbe etmektedir. Eğer bir madde tüm renkleri absorbe edebiliyorsa bu madde ışığı içinden geçirmez ve mat görünür. Demir atomunun etrafını saran enerji katmanları üzerinde bulunan yüksek hızlı elektronlar, yanından geçmekte olan foton demetlerinin enrjilerini absorbe ederek ışığın geçişini engeller.
Tırnaklar için sürülen ojeleri düşünün. Şeffaf oje altındaki tırnağın görünmesine izin verir. Bu ojeyi mat hale getirmek için ojenin içine ışığın sadece belirli dalga boyutunu geri yansıtan diğer renkleri ise absorbe eden kimyasallar eklenir. Buna da boya deriz. Mesela kırmızı bir oje ışığın kırmızı regini oluşturan dalga boylarını bize geri yansıtarak tırnakları kırmızı görmemizi sağlayacaktır, diğer renkleri ise üzerinde söndürerek (absorbe ederek) altındaki dokuya ulaşmasını önleyecektir. Burada çıkaracağımız sonuç ise maddenin şeffaflığının ışığı ne kadar absorbe edebilmesi ile alakasının olduğunu görebiliyoruz.
Kaynaklar,
1.Video-Teded-https://www.youtube.com/watch?v=VwRLIt6jgdM
2.https://interestingengineering.com/ever-wondered-glass-invisible-transparent
3.https://www.livescience.com/17096-world-lightest-solid-created.html
4. https://www.bilim-teknoloji.com/cam-neden-isigi-geciriyor-cam-neden-seffaf/
