窓ガラス、コップ、スマホの画面。
私たちの身の回りには、硬いのに向こう側が見える物がたくさんあります。
木の板や鉄のドアは光を通さないのに、
なぜガラスだけが特別なのでしょう？
「ガラスって、ズルくない？」
そんな素朴な疑問から、
今回のミステリーは始まります。
キーワードは――
電子（でんし） と バンドギャップ。
一見むずかしそうですが、
実はとても面白い話なんです。
光の正体は「エネルギーのお菓子」
まず大前提。
光の正体は、ただの明るさではありません。
探偵ロビンはこう説明します。
光は「エネルギーの粒」、
つまり“お菓子”みたいなものだと思ってごらん。
物質は原子でできていて、
そのまわりを電子がぐるぐる回っています。
そして多くの物質では、
電子たちはこの光のお菓子が大好物。
光が当たると、
- パクッと食べる（＝吸収する）
- 元気になって暴れる
結果、光はそこでストップ。
向こう側には届きません。
だから、
木や鉄は不透明なのです。
ガラスの中の電子は「超・偏食家」
ところが、ガラスの中の電子は違いました。
助手くんが聞きます。
「同じ電子なのに、何が違うんですか？」
探偵ロビンの答えは意外なものでした。
ガラスの電子は、とんでもない偏食家なんだ。
電子の世界には、
- 今いる場所（低い段）
- エネルギーをもらうと行ける上の段
があります。
普通の物質では、
ちょっとしたエネルギーで
ぴょんっと上にジャンプできます。
でもガラスの場合――
段と段の間が、めちゃくちゃ広い！
この「超えられないほど広いすき間」を
専門用語で バンドギャップ といいます。
光、完全に無視される
私たちの目に見える光（可視光線）は、
実はエネルギーがそれほど強くありません。
だからガラスの電子に近づいても…
光「エネルギーあげるよ！」
電子「え、それじゃ届かないからいらない」
――完全スルー。
吸収されなかった光は、
行き場を失い、そのまま素通りします。
これが、
ガラスが透明に見える本当の理由。
光は通っているのではなく、
相手にされていないのです。
じゃあ紫外線はどうなるの？
ここで助手くんが鋭い質問。
「でも、ガラスって紫外線は防ぎますよね？」
その通り。
実は紫外線は、
めちゃくちゃエネルギーが強い光。
だから、
- バンドギャップを一気に飛び越えられる
- 電子が「それならOK！」と受け取る
結果、紫外線は吸収されやすく、
ガラスは紫外線をある程度カットできるのです。
ガラスが透明なのは「偶然の奇跡」
探偵ロビンは最後にこうまとめます。
- 人の目に見える光のエネルギー
- ガラスのバンドギャップ
この2つが、
たまたま噛み合わなかった。
その結果、
私たちは「透明な壁」を手に入れました。
もし少しでも条件が違っていたら、
窓のない世界になっていたかもしれません。
今回のミステリーまとめ
- 光はエネルギーの粒
- 多くの物質は光を吸収する
- ガラスの電子は偏食家
- 可視光はバンドギャップを越えられない
- 無視された光が素通り → 透明！
探偵ロビンの日常ミステリー
身近すぎて気づかないけれど、
ガラスの向こうには
量子力学という不思議な世界が広がっています。
さて、最後にあなたへの質問です。
もし透明人間になれたら、
最初に何をしてみたいですか？
イタズラ？
それとも秘密の調査？
次回も、
日常に隠れた科学の謎を一緒に追いかけましょう！
コメント