Почему вода и стекло прозрачные?

[мат-ламер]

Имеет тут значение, что стекло по своей природе ближе к жидкости (сохраняется только близкий порядок)? Прозрачность означает, как я понимаю, что фотону некому передать свою энергию. Т.е. электрон не может подняться на более высокий уровень. То, что молекулы колеблются, этому мешает?

[Munin]

мат-ламер в сообщении #907801 писал(а):

Имеет тут значение, что стекло по своей природе ближе к жидкости (сохраняется только близкий порядок)?

Как раз наоборот, это играло бы на руку непрозрачности.

Почитайте в Берклеевском курсе физики (Том 3. Крауфорд. Волны) дополнение Д. 8 "Почему небо голубое?".

[мат-ламер]

Munin в сообщении #907823 писал(а):

Почитайте в Берклеевском курсе физики (Том 3. Крауфорд. Волны) дополнение Д. 8 "Почему небо голубое?".

Вкратце просмотрел, но не удовлетворён. Там объясняется, почему свет падающий на воздух, переизлучается частично в бок (прозрачность при этом сохраняется), а свет, падающий в воду, в бок не переизлучается. Объясняется это тем, что молекулы в воде расположены более равномерно, чем в воздухе. Возьмём кристалл поваренной соли (например). У него молекулы расположены ещё более равномерно, чем в воде. Почему он не прозрачный, а вода прозрачная? Я думаю, что объяснение всё же должно исходить из квантовой механики. В БКФ объяснение на уровне классической оптики и вообще не про прозрачность.

[Red_Herring]

мат-ламер в сообщении #907836 писал(а):

Возьмём кристалл поваренной соли (например). У него молекулы расположены ещё более равномерно, чем в воде

Я думаю, что дело еще в расстояниях между атомами и молекулами (в сравнении с длинами волн видимого света). Я помню, что в начале 70х на семинаре Вишика один физик демонстрировал пластинку заполненную жидкими кристаллами (тогда это было диво невиданное). Вначале она была цветной, но когда ее пустили по рукам на ней появились черные пятна: под действием тепла пальцев расстояния между молекулами увеличивалось. (см ниже)

[Munin]

мат-ламер в сообщении #907836 писал(а):

Объясняется это тем, что молекулы в воде расположены более равномерно, чем в воздухе. Возьмём кристалл поваренной соли (например). У него молекулы расположены ещё более равномерно, чем в воде. Почему он не прозрачный, а вода прозрачная?

Это другой вопрос. Прежде всего, есть много твёрдых тел с равномерным расположением молекул (кристаллы), при этом прозрачных. Тот же алмаз, например.

Дальше, после того, как неравномерность расположения молекул перестала играть роль (это наступает в жидкостях и твёрдых телах, потому что, как бы молекулы ни были расположены, расстояния между ними много меньше длины волны света, и при усреднении по масштабам порядка длины волны света, получается равномерная плотность) - вот тогда наступают совсем другие соображения и явления, для которых надо изучать зонную теорию твёрдых тел. У одних тел есть свободная поверхность Ферми - это металлы, они совершенно непрозрачны. У других нету, и они прозрачны - но в некоторых длинах волн. В других длинах волн энергии фотонов хватает для возбуждения электрона через запрещённую зону, и наступает непрозрачность.

мат-ламер в сообщении #907836 писал(а):

В БКФ объяснение на уровне классической оптики и вообще не про прозрачность.

Объяснение в БКФ - должно объяснить вам, почему ваша догадка неправильная.

мат-ламер в сообщении #907836 писал(а):

Я думаю, что объяснение всё же должно исходить из квантовой механики.

Да, так и есть, - только на ещё более высоком уровне, на уровне квантовой теории твёрдого тела (квантовая механика в пределе бесконечного числа частиц).

[amon]

мат-ламер в сообщении #907836 писал(а):

Возьмём кристалл поваренной соли (например). Почему он не прозрачный

Вполне себе прозрачный, если монокристалл, а поликристаллиты всегда непрозрачны.

[Arkhipov]

Red_Herring в сообщении #907837 писал(а):

Я думаю, что дело еще в расстояниях между атомами и молекулами (в сравнении с длинами волн видимого света). Я помню, что в начале 70х на семинаре Вишика один физик демонстрировал пластинку заполненную жидкими кристаллами (тогда это было диво невиданное). Вначале она была цветной, но когда ее пустили по рукам на ней появились черные пятна: под действием тепла пальцев расстояния между молекулами увеличивалось.

На мой взгляд, исчерпывающий ответ уже дан, но Ваше замечание несколько смущает. Неужели размеры молекул жидкого кристалла сопоставимы с длиной волны видимого света? Может быть здесь тоже эффект коллективный, например, ориентация молекул?

[Red_Herring]

Arkhipov в сообщении #907927 писал(а):

Может быть здесь тоже эффект коллективный, например, ориентация молекул?

Как объяснялось, молекулы жидкого кристалла длинные (палочки) и в каждом слое параллельны, но в двух последовательных слое находятся под углом $\alpha$ друг к другу; если двигаться перпендикулярно слоям то получится нечто вроде спирали . Под действием тепла не расстояние а угол $\alpha$ и тем самым шаг спирали меняется.

[Arkhipov]

А каково расстояние между слоями?

[Munin]

Порядка межатомного, то есть, ангстремы.

[Zai]

Прозрачность - свойство очень похожее на "коррупционность". Но только в той части когда это касается отражения. Если среда отражает как зеркало - это важное фундаментальное свойство. "Не берем"- поэтому непрозрачны-зеркало одно слово. А Вот поглощение это результат хаоса, когда каждый атом в кристаллической решетке преграды забывает на некоторое время о поглощении фотона, и прежде всего о его фазе и переизлучает уже и не сразу и наперекосяк к фронту волны, да и возможно с другой длиной волны. Вероятно фотон при взаимодействии с атомом очень похож на нейтрон при взаимодействии с ядром.

[Freude]

В смысле прозрачности с водой забавно получается - посмотрите на ее спектр поглощения, если интересно

Предлагаю такое объяснение: сильная ковалентная связь атомов воды приводит к большим энергетическим зазорам между ее электронными состояниями - настолько большим, что видимый свет не поглощается. Со стеклом это тоже работает, если предположить, что стекло сделано из SiO2, характеризующимся очень сильной ковалентной связью. Порядок тут ни при чем - кристаллический кварц тоже прозрачен, как и чистый кристаллический алмаз. У тех кристаллов, которые не прозрачны, ковалентные связи будут послабее, что делает ширину запрещенной зоны меньше.

Порядок влияет лишь в том смысле, что кристаллические дефекты иногда являются центрами окраски. Чтобы порядок начал влиять в традиционном смысле резонасного прохождения волн, нужно говорить о фотонных кристаллах.

[AlexLib]

Половина вопроса - на дефекты , вторая половина - на эволюцию живого на Земле.
Дефекты:
- химические делают стекло окрашенным - вплоть до потери прозрачности,
например, при поглощении 99.9% света)
- структурные - например, включения второй фазы (и в жидкостях), приводят к рассеянию света.
Тот же эффект дают химические неоднородности, например, плохо размешанное стекло при варке.

Эволюция - только излучение, сответствующее узкому окну прозрачности воды, может быть использовано для фотосинтеза и зрения.

[Munin]

Интересней другое, совпадение трёх фактов:
- максимум излучения Солнца приходится на этот узкий диапазон;
- максимум прозрачности воды приходится на этот узкий диапазон;
- Земля покрыта именно водой.

[Aritaborian]

Получается что-то вроде антропного принципа.