光はなぜガラスを透過するのか？

質問

ガラスは可視光を透過させますよね。同様に，他の電磁波（紫外線やX線など）も，物質によっては透過したり吸収されたりするとおもいますが，これはなぜでしょうか。

音が物質を通過するのは，空気振動→固体伝播→空気振動
となるということで説明できるのですが。光の場合はどうなのでしょうか。波動を構成している粒子(光子？)そのものが，分子構造の隙間から通過するのでしょうか？
できれば，実際の原理と，それを中学生に教えるにはどうしたらいいかということを合わせて教えていただけませんでしょうか。よろしくお願いいたします。

回答No.1

BLUEPIXY · ベストアンサー

これって真面目に論じると結構難しいので、
あまり正確な説明じゃないですが、
説明を試みてみます。
光には、波的な性質と粒子的な性質が観られますが、
この場合は、波的な性質で考えるのが良いと思います。
光はいわゆる電磁波で、電界と磁界を交互に変化させながら進行する波です。
こうした電界の振動は、物質にあたると電子を振動させます。（またそうした力を電界の振動というわけですが）
反射とは、粒子が物体にあたって跳ね返る（まあ、
そうみてもいいのですが）というより、
電磁波が物質に当たって、
その物質の電子を振動させることによって、
（簡単には反射する方向に）新しく電磁波を輻射することによって起こるということです。
反射しないで吸収される場合には、その内部で急速に波が減衰している（熱などに変わる？）ということで、内部で減衰があまり生じない場合には、透過する
とまあ、だいたいこんな感じです。

お礼

ありがとうございました。
電磁波というキーワードで過去の質問を検索したら
いろいろわかってきました。

回答No.2

38endoh

> 光の場合はどうなのでしょうか。

光は電磁波であり「電場」の成分を含みます。媒質に光を照射すると，その媒質に電場を印加したときと同様，「分極」という現象が生じます。

ただ，光電場の周波数は非常に高いので，いわゆるコンデンサーの誘電分極とは異なります。光の周波数で起こる分極は主に「電子分極（電子軌道の中心が原子核からずれること）」という分極です。

まとめると，媒質に光を当てると，その電場成分によって媒質の電子分極が誘起されます。つまり，

　　光（電磁波）　→　電子分極の伝播　→　光（電磁波）

です。媒質の裏側まで電子分極が伝播すれば，また光が構成されます。これが「透過」という現象です。なお，電子分極の伝播速度 v は真空中の光の速度 c より遅く，

　　v = c / n

となっています。この n のことを「屈折率」と呼びます。この電子分極の伝播の過程で，熱に失活するパスが存在すると「吸収」という現象になります。

お礼

ありがとうございました。
電磁波を勉強しないといけないということですね。
過去の質問内容を元に，勉強させていただきます。