透明とは、どういうこと？

質問

ガラスの板と鉄の板があります。
どちらも、原子、電子、素粒子等で満たされています。

しかし、鉄は見えるのに対し、ガラスの方は、存在しないかの様に向こう側が見えます。

これは、どういう事でしょうか？
光子が、ガラス（水、氷、ダイヤモンド・・）の方だけすり抜けるのは何故ですか？

透明とは、どういう事ですか？
回答お願いします。

回答No.1

noname#144021 · ベストアンサー

私も難しいことは分りませんが、
単純に、

透明（とうめい）とは、その先にあるものが透けて見えること。極端な場合には、そのものが存在しないかのように感じられる。

透明の意味
光が透過すること
一般に「透明」とは光（可視光線）に対してのことを言う。そして光は電磁波の一種であるので科学的に一般化して、ある物質がある電磁波に対して透明であるとは、その物質と電磁波との間に相互作用が起こらず、電磁波の吸収および散乱が生じないということを意味する。

ある物質が電磁波を吸収する場合、その物質は吸収した波長の補色に色づいて見える。例えば、葉緑素は赤色に相当する680 - 700 nmの波長の光を吸収するため、補色の緑色に見える。

濁っていないこと
また、ある物質が電磁波を散乱する場合にも、その物質は色づいて見える。散乱は物質が電磁波の波長と同等の単位構造をもつときに生じる。例えば水は可視光線を吸収しないためまとまった量では透明に見えるが、細かい粒子になると光を散乱するため不透明となる。霧や湯気が白くみえるのはこのためである。

したがって、透明であるかどうかという評価は、対象とする電磁波の波長を特定しないと行うことができない。窓ガラスなどは可視光線に対してはほぼ透明であるが、紫外線はあまり透過しないため、紫外線を感知する生物にとっては透明とはいえない。反対に、もしX線を感知する生物がいるとすれば、ヒトは半透明な生物として観察されるであろう。

なお、英語で「透明」は transparence であるが、透明性を表現する単語として transparent と translucent の二語がある。これらは単純に透明・半透明で区別されるべきものではない。前者は trans-（＝through、通す・通る）にラテン語の parere（現れる）が組み合わされた語であり、透明たる対象を通過して全く同じ像や事象が立ち現れることを意味する。後者は同じく trans- にラテン語の luc-（明るい）もしくは lux（光）が組み合わされた語であり、光が透過することに重点が置かれる。従って、「透光性セラミックス」や「透過式スクリーン」等の表現にはこちらが相応しい。

透明なモノ

ピンクに染色されたIndian glassy fish(P. ranga)
ウナギなどのレプトケファルスは透明である生物においては透明なものはそれほど珍しいものではなく、クラゲや魚の稚魚やサボテンの内部組織など、透明なものも多い。

透明な材料は製造に高い技術を必要とするため、純度が高いものや大きなものを作るのは難しい。しかし、科学技術の発展によって、さまざまな透明な素材が開発されるようになった。現在では水族館のガラスに使用されるアクリル樹脂や、光ファイバーに使用される石英ガラスなど、透明度が非常に高い素材が作られている。

ビッグバン理論によると、宇宙はできてからしばらくは不透明であった。

人体の中では、透明なものに羊膜、レンズ、半透明なものとして爪があるが、皮膚科的には爪母が乳白色であるのに反し、爪が半透明であることが論じられた。透明ということは、物質が特に密になっているもので、内部反射もない。もし空気があれば、そこから反射するので白っぽくなる。すりガラスに水を注ぐと反射がなくなり透明になる。薄いシャツなどを着て、水に濡れると内部が透けてみえるのはこの理由による。

→http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%80%8F%E6%98%8E

他に、参考になるでしょうか？↓
http://homepage1.nifty.com/meltglass/glass75.htm

お礼

回答ありがとうございます。
提示していただいたURLを理解するのに、時間がかかり、お礼が遅くなり申し訳ありませんでした。

とても、理解の助けになりました。

回答No.6

Hikaru99

kunobouさんの疑問はバンド理論で考えると良いと思います。

光が物質を通り抜けるかどうかは光のエネルギーＥ（Ｅ＝hν　プランク定数×振動数）と伝導帯と荷電子帯の間の禁制帯の大きさとの関係によります。禁制帯の幅をバンドギャップといいますが、これよりエネルギーの低い光はその物質を通り抜けます。一方、バンドギャップと同じエネルギーをもつ光を物質に当てると、そのエネルギーを電子が吸収し、電子が荷電子帯から伝導帯に移動することになりますので、もはや透明でなくなります。

光が無色透明の物質に入るとき、物質の屈折率 n を 1.5 とすると、v=c/λより、光の速さは秒速 30 万 km から秒速約 20 万 km になります。このことは、光が物質と相互作用をしていることを意味しています。例えば、光がガラスを通過するとき、光はガラスを構成する原子とぶつかります。このとき、電子は光のエネルギーを受け取りますが、すぐに光を再放出します。電子から放出された光はとなりの電子に受け取られますが、その電子はまたすぐに光を放出するという過程が繰り返されます。このため光の速さが真空中より遅くなるのですが、ガラスに入射した光はガラスの中を伝播していきます。無色透明なガラスでは、可視光線全域の光が同じような状態となります。これが、光がガラスを伝わるしくみです。

お礼

回答ありがとうございます。
バンド理論ですか・・・・

補助説明していただいているので、何となく分かります。
後は、バンド理論および、関連知識を習得していきたいと思います。

ありがとうございます。

回答No.5

ORUKA1951

厚さも粒子の数も密度は関係ないです。そりゃ薄ければ透過するけどでは厚いとなぜ透過しないか？になる。密度の低いアルミは透過しないけど、それより大きいガラスは透過するのはなぜ？
　それぞれの物質特有の性質です。
＞ここでいう、反応とは何ですか？
　たとえば100Hzで振動する音叉を並べて壁を作ります。そしてその壁の一方から100Hzの音を出すと、音叉は共鳴して振動する。音のエネルギーが音叉にわたる。そうすると音叉の壁を透過する音は小さくなる。エネルギー保存則からも当然ですね。

　金属は、自由電子--エネルギー順位で言うと導電帯に電子が縮重して色々な振動数で振動しうる。言い換えればある波長範囲の電磁波と共鳴する--あるいはエネルギー順位ギャップをもっているから電磁波(可視光線も)透過しない。ガラスは可視光線内の波長のエネルギーに一致するギャップを持つ電子が存在しない。でも波長の長い赤外線や紫外線は吸収(あるいは、吸収して反射)してしまう。

　なぜ、夕日が赤いのか？
　なぜ、銅はあんな色してるのか？
　なぜ、X線は透過するのか？
　なぜ、遮音壁で音が止められるのか？
　なぜ、金属光沢があるのか？
　なぜ、水面で反射した光は偏光しているのか？
　なぜ、ガラスは種類によって色が違うのか？
　なぜ、ルビーとサファイアは同じ主成分なのに色が違うのか？

　音であろうが光であろうが、それが波の性質を持つときは、そのエネルギーを受け取りうるものが途中に存在すると、エネルギーがそれに吸収されたり再び放出される。

　それが、それぞれなんであるかは、これから勉強してください。でもね。本当はここまで書きたくなかった、あなたが疑問を持ち学ぶことで、「あっ、そうなのだ」と気づき、「じゃあ、これはなぜ？」、「これを遮断するにはどうすれば良いか」と自力で見つけて欲しかった。そうしないと身につかないのです。

　ですから、もうコメントしません。--ただ、誤解したまま納得したのでは困るのであえて説明しました。---

お礼

回答ありがとうございます。

自力で、回答を見つけたいのですが、それを行う程の知識も無いのです。
これから、勉強して、自力で問題を解けるほどの知識を身につけたいと、思います。

そして、回答者様に提示していただいた、「なぜ、・・・」の質問は、自分で答えを見つけたいと思います。

課題を出していただいて、ありがとうございます。

回答No.4

debukuro

厚さではありません
光が通過する間に遭遇する粒子の数によってどれくらいまで透過するかが決まるのです
よく透過する物体は粒子の密度が低い
だから厚くても深くまで光が差し込む
透過しにくい物体は粒子の密度が高い
だから少し入っただけで妨げられて事実上不透明になるのです
厚さだけで判断するのは本質を見えない人のすることです

お礼

回答ありがとうございます。

>厚さだけで判断するのは本質を見えない人のすることです

本質を見えていないから、質問しているという事も理解していただけたらいいのですが・・・・

回答No.3

debukuro

可視光が通過する経路にある粒子の数が問題です
透明に見える水やガラスでも厚くすると可視光は透過しません
深海に太陽光が到達しないのは既知のことです
鉄も薄くすれば可視光が透過します
眼鏡やカメラのレンズに色が付いて見えることがあります
あれは薄い金属の膜がコーティングされているからです

お礼

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すみません。質問の意味が十分に伝わっていない気がします。
思考するなら、条件をある程度一定にしないといけないと思います。
水を１０ｍの深さの水にする。
金属を薄い膜のコーティングにする。
これでは、何を思考しているか分かりません。

水が、１０ｍで、金属の膜が１０ミクロンの膜で、グラスファイバーが１００ｍで同じ光の透過率を示すとします。
通過する粒子（粒子って何？）が同じって事ですか？
粒子とは、不純物の事ではないですか？
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回答No.2

ORUKA1951

通常は電磁波の可視光線をもって、それが散乱も吸収もされなくて、反射も殆んどしないものを透明と言います。
　電磁波に限って言えば、それは波長にも大きな影響を受けます。たとえばガラスは赤外線は通さない---温室が有効なわけで---
　青色のセロハンは、青の(短波長の可視光線)にたいして透明。
　金属は、自由電子のために、広い範囲の電磁波を吸収したり反射しますから不透明ですが、きわめて薄い金箔は透明です。

＞、ガラス（水、氷、ダイヤモンド・・）
　はもその経路に、電磁波(可視光線)と反応するものが無いので透過してしまう。

　これは電磁波では無いですが、わかりやすいので
ニュートリノは、物質と殆んど相互作用をしないため、地球ですら簡単に通り抜けます。
アルファ線は、物質と相互作用をするため、物質を通り抜けない。そのため、危険である。
　通り抜けるか抜けないかは、その経路にある物質と相互作用をするかしないかで決まります。

お礼

.
回答ありがとうございます。

>はもその経路に、電磁波(可視光線)と反応するものが無いので透過してしまう。

ここがよく分からないのです。
ガラスも、鉄板も、同じように、原子、電子、（素粒子等）で満たされています。
ここでいう、反応とは何ですか？
どのような反応が、光を通過させ、どのような反応が光を吸収、または
反射・散乱させるのですか？
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