为什么有些东西能透光有些不能？

|十匹狼|

今天上英语课无聊对着水瓶发呆，突然想到为什么水是透明的额？透明和不透明是怎么回事额？求解求解

ckx准

其实纸张也应该是透明的！这就是为什么纸张寖水后会显得透明，下面可以看到解释：
转载：
再坚实的物质，如果从原子的内部去看，它其实是空荡荡的。因为在原子的内部，原子核和电子的体积加起来不到原子体积的1000000000分之一。况且，还没有证据证明原子核和电子就不能被光子穿过！所以，透明才是正常的！
要想弄清楚这个复杂的问题首先得弄清楚下面这个问题：一些物质为什么是不透明的？
对于不透明的物质，我们可以分为四大类：
1、由于自由电子的阻挡作用导致的不透明：这是金属不透明的原因。
2、能吸收光线的物质导致的不透明：这类物质的分子的电子的激发能比较低，恰好在可见光范围内，分子里往往有苯环、苯醌、联苯胺或其它共轭体系的结构，这种结构可以降低电子的激发能，使电子容易发生跃迁而吸收光子的能量。这样光线就被吸收了。
3、由于透明物质的结构被破坏而造成的不透明。如玻璃是透明的，而玻璃粉则是不透明的；冰是透明的，而冰被砸碎了就是不透明的了。如果一种物质它的结构特点不符合1、2，那它就是可以通过光线的，但如果它的结构里有很多小空隙，那它就是白色。这就是白色物体不透明的原因。
4、 1、2、3原因混合的结果。现实中的许多物体的不透明就是这个原因造成的。

如果一种物质它的结构里即没有自由电子，又没有容易激发的电子，物质的结构又很紧密，没有许多孔隙等条件。那物质就可以通过光子，即是透明的。所以玻璃是透明的！

|十匹狼|

回复 2# ckx准


    那X光等波长长的光可以透过很多不透明的东西又怎么解释？

永恒的贝多芬

根据光的电磁理论可以解释一些理想情况下的光的反射、折射、吸收等现象。具体内容可以找本电动力学看。
下面简单说下结果。
所谓理想情况，就是只考虑两种均匀介质的交界面处的情况(一般是真空和某种介质)。
而介质又分为两种，导体和绝缘介质。两种介质情况下现象不同。
根据电磁场的边界条件，在理想绝缘体情况下，光既反射也折射，其强度与介质的性质有关，一个是介电常数，一个是磁导率。一般情况下，除了铁磁性物质，其它物质的磁导率差不多，而介电常数差异比较大，并且跟入射光的频率有关。而在理想导体情况下，电磁波会引发传导电流，从而使得折射光光强不断衰减。所以只存在反射光而没有透射光。
最典型的情况就是镜子。以前的镜子背面是镀银的，不知道现在是不是。银是一种良导体，而镀银面也比较理想。另外就是金属抛光后也能很好地反光，也是这个原因。
上面个良种情况属于两个极端，一般情况是两种效果的叠加，所以不同物质反射、折射、吸收各不相同。

但是上面的讨论仅限于界面分界明显的情况。对于粗糙的表面，光能会在不断的反射中被耗散掉，因为电磁波会引发电子的振动。水星说的第一点是不准确的，“被电子阻挡”是个很模糊的概念。因为电子的尺度是非常小的，而且被阻挡之后呢？从光子的角度看，光子与电子的碰撞是弹性的，因为一般情况下的光，能量都很低，不足以激发电子(从而被电子吸收)，所以光子能量改变很低。（由康普顿效应可以知道，光子与电子散射后光子波长的改变只与散射角有关，所以光子的频率越大，也即能量越大，能量的改变才会越大，所以康普顿效应一般都是拿X射线做的。）所以我认为被阻挡之说是不靠谱的。
关于结构导致透明度不同，我认为根本原因还是在于电子的振动带走了能量。结构规则的物体，光在里面的反射较少；而结构复杂的物体，光的反射也复杂。当然这是相当定性的说法了。


op.308

ckx准

是啊，按照转载的解释，我们就可以通过一定的方法使金属也变得透明了，也就是改变结构（对了，金属蒸汽能叫金属吗?)
不透明也就是不反射也不被吸收，结构固定的应该不易吸收光，比如石墨与金刚石的比较，但是内部分子高速运动的水也是透明的，而水银不是透明的。这还与原子的质量有关吗？
感觉我们肉眼所见的光能量还是挺高的，如果我们肉眼只能看到红外光，会不会就不觉得水是透明的了？这样一来，透不透明只是针对某个特定波长的光，
于是，像那“短波X能穿透大部分物质”就能说成“短波X相对大多数物质透明”？

永恒的贝多芬

回复 5# ckx准

个人认为，结构改变导致的透光率的变化也可以划归到介电系数的改变上，不同物质的介电系数不同，同一种物质不同状态下介电系数也不同，金属蒸汽的导电性应该比致密金属差，所以更容易透光。
不反射也不吸收的应该透明吧。石墨的结构也很固定，它是一层层的分子层叠在一起。关于结构不同导致的透光不同我认为是个很复杂的问题。比如理想情况下，金属是百分百反光的，但金属粉一般是黑的，这和电磁场引发的电子的振动有关。
水银不透明是因为它是金属，而且液体形态使它的表面非常符合上面讨论的理想情况。和原子量有没有关系我不太清楚，不过一般情况下，质量越大电子也多，所以吸收光能力会强一些。
如果我们的眼睛只接收别的光，那水不透明也不奇怪。（至于人眼看见的光的范围，其一跟太阳光有关，其二跟水能透射的光也有关，因为最初始的感光细胞感受的光自然是投射到水里的太阳光，所以我们能看见的光也是能透过水的太阳光。）
总之，一个物体透不透光与很多因素有关，总结一下大概有：介电系数，电子振动，电子等的激发，这些事局部因素；还有内部结构，表面性质等宏观因素。涉及入射光波长的因素有介电系数、电子振动以及电子、原子核的激发。不过实际中物质的表面性质应该起主要作用。
而X射线既然能透过很多物质，那它对这些物质当然是透明的了。



op.309

nazi化学家

透明度，一种物质如玻璃是由二氧化硅组成的，而组成玻璃的二氧化硅的微观结构并不是缜密排列的所以光线可以从分子间的间隙穿透过去，水也是一样的，你可以把光想象成你玩具枪打出去的一颗6mmBB弹，当他打到墙上时无论达多少次都会弹回来，但如果你是往网球拍上射，你就会发现有许多都可以穿过网球拍的网面，光线在遇到物质与BB弹打到墙面或网球拍网面是一样的，如果光线被阻挡就是不透明的，能够穿过去，达到一定的量就是透明的