金箔と光

質問

光を通す金箔というのをテレビで見ました。
このとき、光は原子と原子の間を通過しているのでしょうか。
それとも、原子(核と電子の間)を通過しているのでしょうか。
両方とも、自分なりには「あり」と思えるのですが、どうでしょう。

回答No.6

Hikaru99 · ベストアンサー

光の速さは真空中で秒速３０万キロメートルですが、光が物質中を通るときには光の速さが遅くなります。例えば、水の中では秒速２２万キロメートル、ガラスでは秒速２０万キロメートルになります。

水やガラスは透明ですので、光がそのまま通り抜けてくるように思いますが、光の速さが遅くなるということは、光は水やガラスがお互いに何らかの作用をしていることになります。決して、そのまま通り抜けてくるわけではありません。物質中で光と相互作用をしているのは電子です。

光がガラスを通り抜けるとき、光はガラスの中の電子に吸収されるのですが、電子はすぐに吸収した光のエネルギーを光として放出します。この光は隣の電子に吸収され、その電子はまた光を放出します・・・このように光が伝わっていきます。

ガラスに不純物が入っていると、光は不純物で吸収されます。このとき、不純物の電子が光を吸収するのですが、この電子は光から受け取ったエネルギーを光として放出しません。そのエネルギーは熱になって失われます。

ですから、原子と原子の間をすりぬけるということはありません。

参考）ガラスはなぜ透明なのか
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2011/12/post-541a.html

金属の場合は、自由電子という原子に束縛されていない電子が存在するため、光と金属の作用は、普通の物質とはちょっと違っています。

金属の光沢と色
http://optica.cocolog-nifty.com/blog/2011/11/post-97a0.html

金属光沢や金属の色は上記で説明しているような仕組みで決まります。ざっくりと簡単に言ってしまえば、金は、赤色から緑色の範囲の光を反射します。この光が全体としては黄色に見え、これが金の色となります。

金で反射されなかった光、つまり青から緑色の範囲の光は、金に反射されずに、金の内部に入っていきます。金箔は金が非常に薄いので、この光の色が透過して見えます。そのため、金箔は金色（黄色）に見えるのにも関わらず、透かして見ると緑色に見えます。

これは普通の身の回りの物質とはちょっと違いますね。例えば、金箔と同じ色に見える黄色いセロハンは反射で見える色も透過で見える色も黄色です。これは黄色いセロハンが青系の色を吸収（＝吸収した光のエネルギーが熱となり、透過しない）しいるからです。

お礼

詳細な回答をありがとうございました。
電子と光の関係は以前にも勉強しましたが、再度、勉強しなおしてみます。
それにしても、是非、実際に見てみたいものです。私にも機会があることを願っています。
他の回答者様も含め、重ねてお礼申し上げます。

回答No.5

hitokotonusi

金属に限らず物質に光を当てると屈折という現象がおきますね。
屈折率が真空中と異なると境界で光線が折れ曲がるという現象です。
それではなぜ屈折率は真空と物質中で異なるのでしょう？
これが答えです。

光が物質中を進む場合、光は原子と影響し合って進んでいきます。
入射した光が原子の中の電子を振動させ、振動した電子が光を放出し、ということをしています。
このために物質中では進む速度が真空中よりも遅くなり、屈折が生じます。
学校で屈折を扱うときは水やガラスなどの透明なものについて学びますが、
不透明な金属のようなものでも事情は同じです。

なので、結論を言えば、「間を通過する」ということはありません。

お礼

ありがとうございました。
回答は了解しました。
するとテレビ画面では確認できなかったのですが、金箔を通してみた光(光源側)の輪郭(画像)は見えないということですね。

回答No.4

noname#150036

ああ，ごめんなさい．間違ってました．

ＤＶＤのラヴェル・・・誤
ＤＶＤのラベル・・・正

こんな間違いしょっちゅうなんですよ．
この程度のレヴェルなんです．(´ω｀;)

たしかにＤＶＤを覗いてみると輪郭がはっきり
見えますね．なぜなんでしょうね．不思議ですね．

回答No.3

nananotanu

金属蒸着フィルターで太陽の観測をしますから、条件を満たせば(ざっくり言うなら薄ければ)光を『透過』しますよ。
例：http://www.kkohki.com/products/sunfilter.html

通り抜ける為には波長より広い隙間が必要です。

お礼

早速ありがとうございました。
金属蒸着フィルターについては、ジェット戦闘機や宇宙服のヘルメットの顔面の部分が金色だったことなどを思いだしました。通ることの方があたりまえなのでしょうね。
私は金属蒸着フィルターを通した世界を見たことがありません。
ごく薄い幕で、強い光の一部を遮断すれば、黒点観測などには良いでしょうが、金箔は薄くても、厚さ方向に金原子が数百個ならんでいるとのことです。
歩行者天国の交差点を水平に見通せるのかなという感じなのです。
つまり、通過して来た光は「歩行者の透き間を屈折を繰り返して通過してきたのか」「歩行者を透過してきたのか」と考えたしだいです。
長々と申し訳ありません。高校卒の非専門家です、お許しを。

回答No.2

noname#150036

あー，ＣＤもＤＶＤもいま良く見たら，表側のラヴェルが
透けて見えてますね．いいところに目を付けましたね．

ってことは，ミクロの世界では，金属も光を吸収するんで
しょうね．吸収してから吐き出している．金属分子の運動
が伴うので，純粋な光の通過ではないですね．温度も上が
るでしょうから．

金属の厚みが，ある程度以上あれば，厚みが抵抗になって
光が来たがわに反射するし，テレビで見たように薄ければ，
金属の裏がわにも放出する．みたいな．似たような物で，
ハーフミラーというのがありますね．

お正月ですから，こんな感じです．(´ω｀;)

お礼

早速ありがとうございました。
テレビ画面では、どんな風に見えていたのか確認できませんでした。
吸収して放出することも理解できますが、その場合は金属特有の色のだけで、背景の輪郭もなくなるでしょうね。
画面では、ハーフミラーと同じように背景が見えていたような気がします。

回答No.1

nananotanu

可視光の波長と原子の大きさを比べれば解ると思います。

お礼

早速ありがとうございました。