Hola. Las razones que explican el comportamiento de cuerpos opacos y transparentes.


¿Por qué hay objetos transparentes y objetos opacos?



¿Por qué el vidrio es transparente?


El otro día, cuando iba a lavar el coche, me puse a pensar en qué diferencia hay entre los átomos del cristal y los del polvo (que tanto se gustan) para que uno deje pasar la luz y el otro no. Así que me puse a leer un poco para documentarme y poder explicarlo de forma sencilla.

Encontré muchísimas explicaciones erróneas y divagaciones varias (algunas parecían haber sido inventadas por el propio autor, quien no tenía mucha idea). Por ejemplo leí que el vidrio es transparente porque su estructura molecular está llena de imperfecciones que dejan huecos a través de los cuales pasa la luz. Incluso que se le añadían impurezas a veces para conseguir una mejor transparencia. Quizás el vidrio no posea una estructura de red cristalina, pero seguro que no tiene agujeros tan grandes como para que la luz pase tan ricamente.


Luz
Red cristalina del cloruro sódico (sal común)


Vamos a darle una explicación más científica al asunto. Y para hacerlo es necesario tener una idea básica de lo que es un fotón y un electrón. Como muchos sabréis, los electrones son partículas muy muy pequeñas que andan “revoloteando” alrededor del núcleo de los átomos, como aparece en la figura. Aunque esa no es la forma real de un átomo (sólo los orbitales tipo s tienen forma esférica), es la aproximación que se hace normalmente y para este caso nos sirve.

vidrio
Átomo - Electrones al rededor del núcleo de protones y neutrones


Estos electrones tienen distintos niveles de energía. Digamos que existen distintos orbitales (lugares por los que “dar vueltas”) y que los electrones saltan de unos a otros absorbiendo o liberando energía. Algo así como una escalera de orbitales.
Por otro lado tenemos los fotones, que podemos asemejar a partículas de luz (son las responsables de transmitir el electromagnetismo) o diminutos “paquetes de energía”.

Dicho esto, entremos en materia. Cuando los fotones llegan a un objeto, penetran en su material y allí dentro se dedican a excitar a los electrones. Les intentan pasar su energía para que salten de nivel.

Si lo consiguen, quedan absorbidos por los átomos del material y se “consumen” (se “mueren”). Éste es el caso de los objetos opacos. No dejan pasar la luz porque “se la quedan” para aumentar su energía. Por eso las cosas se pueden calentar con luz intensa.
Lo que les ocurre a los electrones de los materiales transparentes es que el salto que tienen que dar para subir de nivel no es posible a esa frecuencia y la energía que les traen los fotones no les sirve. Por tanto se quedan donde estaban y los fotones, que no han sido “usados”, pasan de largo atravesando el objeto en cuestión y siguen en busca de nuevos electrones a los que excitar.

Aquí os dejo un vídeo en el que se explica de forma muy gráfica (con pelotitas) el proceso. Está en inglés, pero es muy intuitivo y se puede entender el concepto bastante bien.





A veces los fotones se desvían al atravesar los materiales y se producen fenómenos como la refracción o la difracción de la luz. También hay algunos que “rebotan” en la superficie de los objetos, y esos mismos son los que nos permiten ver las cosas, pues son los que captan nuestros ojos. Como os imaginaréis, los objetos oscuros absorben más fotones que los claros, en los que rebotan mejor.

Y después de este rollo ya sabemos cómo funciona una ventana.



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