sciencetalk

Stel je hebt een ruit van glas en een stuk hard doorzichtig plastic. Wat hebben deze materialen in overeenkomst dat zij beide licht kunnen doorlaten? Glas is hoofdzakelijk opgebouwd uit silicium en zuurstof (SiO2) en plastics uit koolstof waterstof (bijv. Polypropeen).

Bij mij weten zijn dat de enige stoffen die licht goed doorlaten. Maar wat maakt deze toch zo geheel verschillende materialen toch zo goed gelijkend in hun licht doorlatende capaciteit?

Om er maar een paar doorzichtige materialen bij te doen:
 
kristal (loodoxide)
ijs
diamand
Calciumcarbide (hogere transparantie dan glas voor UV)
etc etc...
 
Er zijn talloze materialen die transparant zijn. Veel hiervan zitten in een regelmatig (kristal) rooster. Maar waarom bepaalde materialen dan weer ondoorzichtig zijn weet ik niet precies.
Alleen er zijn heel veel meer materialen die 'licht goed doorlaten' dan de 2 die jij noemt...

Wat hebben deze materialen in overeenkomst dat zij beide licht kunnen doorlaten?

Er zijn inderdaad meer materialen die licht doorlaten, om het rijtje wan wilbers aan te vullen zijn er nog water, lucht etc... Maar er zijn ook nog stoffen die andere vormen van licht (dus buiten het spectrum van zichtbaar licht doorlaten. Zo laat vlees X-stralen door. Zou het iets te maken hebben met de overeenkomst van golflengte van het licht, en de structuur van de stof die maakt dat bepaalde golflengten  doorkunnen en andere niet? kristalstructuur lijkt een element te zijn, maar dat geldt dan niet voor water en olie, en in mindere mate voor plastic. wat zou het dan zijn?

Als kristalstructuur niet zorgt voor het transparant zijn van iets, zou de afwezigheid van kristaliniteit er dan iets te maken mee kunnen hebben?

Er zijn transparante kristallen (diamant, loodoxide) en niet transparante kristallen (ijzer, goud).
Er zijn transparante amorfe materialen (glas, ijs) en niet transparante amorfe materialen (hout, PVC).
Ik zou dus niet zo snel een relatie trekken tussen transparantie en kristalliniteit.

Op elektromagnetisch niveau wordt de transparantie bepaald door de brekingsindex n, meerbepaald haar complexe deel. En aangezien die vast ligt door , zijn het de vooral de hoeken van de relatieve permittiviteit en permeabiliteit die bepalen of een materiaal transparant is. Als die toevallig goed overeen komen waardoor je brekingsindex nagenoeg reëel is op een bepaalde frequentie, dan gaat je materiaal transparant zijn op die frequentie.

Dat is inderdaad een deel van het verhaal. Feitelijk kun je beter kijken wat de reden is dat iets -niet- transparant is. Dat kan bijvoorbeeld komen door reflectie (vnl metalen), absorptie of verstrooing.

Het laatste is overigens in de praktijk een heel belangrijke factor, en zorgt er ook voor dat veel mengsels en samengestelde materialen geen licht door lijken te laten. Neem bijvoorbeeld iets als suiker: zo uit het pak is het een wit poeder, maar een los korreltje onder een microscoop is transparant. Door de vele korreltjes die in een hoopje suiker zitten wordt het licht verstrooid en lijkt het wit, maar als je het zou herkristalliseren tot 1 kristal (dat dezelfde opbouw heeft als de korreltjes) kijk je er zo doorheen.