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ガラスが透明に見える理由とは?ガラスと光の関係について

空とクリアガラスの電球

ガラスが透明である理由について

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窓ガラスやガラスのコップなど、私たちの身の周りにはたくさんのガラスがあります。普段何気なく接しているガラスですが、なぜガラスは透明で向こう側が透けて見えるのでしょうか。また、そもそも透明とはどのような状態なのでしょうか。今回は、透明とは何かということと、ガラスが透明である原理を解説します。

そもそも「透明」とはどんな状態?

ガラスが透明である理由をお話する前に、そもそも透明とはどのような状態を指すのか解説します。透明とは、光が物体を透過して、物体の向こう側が見える状態のことです。透明な物は見えませんが、そもそも私たちが普段物を見ることができるのは、太陽や電灯などの光源から発せられる光が、物に当たって反射するからです。しかし、透明な物は光が透過して反射しないので、見ることができません。これが透明の原理です。ガラス窓の外の景色が見られるのは、ガラスを通った光が外の物に当たり、跳ね返ってきた光を見ているからなのです。

物体が透明であるための条件とは?

物体が透明であるためには、物体の中を光が一直線に通り抜けられる必要があります。つまり、物体の表面や内部で光が反射したり、散乱したりしないことが条件なのです。

ガラスが透明な理由

ガラスが透明である理由には、「主成分の透明度が高い」、「結晶同士の境目が無い」、「表面が滑らかである」の3つが挙げられます。それぞれ詳しく見てみましょう。

ガラスの主成分は透明度が高い「珪砂」

ガラスの主成分は珪砂という砂です。砂と言うと、茶色をイメージすると思いますが、珪砂は透明な鉱物である「水晶」と同じ成分であるため、一般的な砂とは違い非常に透明度が高い砂なのです。

珪砂を溶かすことで結晶同士の境目が無くなるから

ガラスは、珪砂を高温で熱して溶かし、冷やし固めて作られます。元々透明度が高い珪砂ですが、よく見ると白く濁っています。これは、珪砂の結晶の境目で光が乱反射しているためです。しかし、珪砂を溶かして固めると、結晶構造が崩れて結晶同士の境目が無くなります。結晶の境目が無くなることによって、光をさえぎるものがなくなり、光は真っすぐ向こう側に届くので、ガラスの透明度が増すのです。

ガラスの表面が滑らかであるから

ガラスが光を通す、つまり透明に見えるのは、ガラスの表面が滑らかであることも重要なポイントです。例えば、ガラスの表面に刃物を当てて傷を付けると、傷付いた部分が白く見えます。これは、傷の凹凸部分で光が乱反射するためです。この傷や表面の凸凹が光を乱反射して透明度が下がる特性は、悪いことばかりではありません。例えば、ガラスの表面をざらざらにしたすりガラスなどは、光は入れたいけれど、視界をある程度さえぎりたい場合に使うことができます。

透明なガラスが薄い緑に見える理由

ガラスは透明ですが、分厚いガラスや何枚かガラスを重ねたものは、薄い緑に見えることがあります。なぜ厚いガラスは薄緑に見えるのでしょうか。その理由を見てみましょう。

ガラスに含まれる不純物が原因

ガラスが薄緑色に見えるのは、板ガラスに含まれる不純物が光を吸収するからです。薄いガラスは透明に見えるのに、厚いガラスや薄いガラスを数枚重ねた時に緑に見えるのは、ガラスが厚くなればなるほど、含まれる不純物が多くなるからなのです。

ガラスが透明に見えるのは光を透過するから

ガラスが透明に見える理由には、ガラスの主成分の珪砂が透明度が高いこと、珪砂を溶かすことで結晶の境目が無くなること、表面が滑らかで光が直進できることの3つが挙げられます。同じガラスでも、表面に傷などの凹凸があると、光は乱反射するため、白っぽく見えたり、半透明になったりするのです。この特性を活かすことで、わざとガラスの表面を傷付けたすりガラスなどは、外からの視線をさえぎることに役立ちます。

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