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Parece obvio que la mayoría de los gases sean transparentes debido a la separación entre sus moléculas pero ¿por qué hay sustancias sólidas transparentes como el cuarzo, diamante y otros muchos cristales? |
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Hay que remarcar que la transparencia no es un concepto universal para cualquier tipo de luz. Los objetos son transparentes a determinadas longitudes de onda. Así, si la longitud de onda es grande, puede ser absorbido y no pasar. En cambio si es muy pequeña consigue atravesarlo. Por eso somos casi transparentes a rayos X y en cambio no lo somos a la luz. La propia palabra cristal hace referencia a una cierta configuración. Las redes cristalinas son objeto de estudio de Física del Estado Sólido. En un cristal las moléculas se agrupan adoptando una cierta configuración base conocida como "celda unidad" que luego se replica idealmente hasta el infinito. Obviamente, en la realidad los cristales tienen impurezas (puntos donde se espera que haya un átomo y hay otro), dislocaciones y defectos que impiden que el cristal sea perfecto e infinito. Así, los materiales que adquieren este tipo de configuraciones forman cristales. Un material que tenga configuración aleatoria de sus moléculas sin seguir un orden en ningún caso y con la suficiente densidad no deja pasar la luz porque la energía es absorbida antes de conseguir atravesar. En un cristal la separación de las moléculas entre sí suele ser de varias veces el tamaño del átomo por lo que la luz suele tener espacio suficiente para atravesar antes de ser captada por algún átomo. Por este motivo los cristales dejan pasar la luz del visible normalmente, en longitudes de onda de entre 300 y 700 nanómetros es fácil que haya hueco suficiente en la mayoría de las redes cristalinas que uno se imagine normalmente. La isotropía (no hay direcciones especiales) y homogeneidad (todos los puntos son equivalentes) ayudan mucho a la luz a atravesar sin obstáculos un cierto material sólido. Eso sí, la luz atravesará el medio pero al tener una permitividad dieléctrica distinta de la del vacío, la velocidad de la luz será menor y por tanto el haz de luz se desviará de su trayectoria inicial para cumplir el principio de Fermat. ¿Puedo preguntar por que una sustancia como el vidrio o el agua son transparentes siendo amorfas? Nunca lo había pensado.... Hmmm... Isotropía es precisamente lo que tienen los vidrios que los cristales no tienen. En estos la simetría de rotación se ha roto y hay pues direcciones privilegiadas. Por otro lado, la intuición me diría que, dado que las fuerzas de repulsión son las mismas, se consigue mayor densidad en un ordenamiento cristalino que en uno aleatorio (y por eso colocamos las naranjas en simetría FCC o HCP, y así tienden a colocarse las bolas de la lotería por la acción de la gravedad). Lo siento, pero creo que no capto que quieres decir. Es decir, se que me dices que la estructura cristalina intuyes debe ser más prieta y densa que la amorfa por ordenamiento atómico, pero eso no me aclara por que un vidrio es transparente... o no lo entiendo. Precisamente, es al contrario de lo que sugiere MiGUi :) El comentario iba pa él. Yo creo que los tiros sobre transparencia y opacidad van por captación de fotones: Los átomos absorben (o no) ciertos colores, y las estructuras de átomos también (y los convierten en fonones, calentando el material). Pero la verdad es que no sé la respuesta. |
