¿Por qué el cristal es transparente?
Para encontrar el origen de la transparencia hay que descender hasta el nivel cuántico
El científico español que vivía obsesionado con las aberraciones de la naturaleza
Según la física cuántica un fotón es una partícula elemental que compone la luz y el quantum de energía en forma de radiación electromagnética, que puede ser emitido o absorbido por la materia.
También un fotón se puede definir como una partícula indivisible que ... se mueve a la velocidad de la luz y que no puede ser detectada a simple vista. Albert Einstein denominó al fotón –que en griego significa luz- como «cuanto de luz».
Desde un punto de vista físico podríamos considerar que la transmisión de la luz a través de un medio transparente es una doble refracción: la primera al pasar del aire al vidrio, la segunda refracción se produce al pasar de nuevo al aire.
Si después de esta doble refracción el rayo de luz no es desviado de su trayectoria se dice que la transmisión es regular, si se difunde en todas las direcciones –vidrios traslúcidos- hablamos de transmisión difusa y, por último, si predomina una dirección privilegiada, la denominamos transmisión mixta, que es lo que ocurre con los cristales de superficie labrada.
Generalmente los materiales transparentes son líquidos, mientras que los materiales opacos a la luz son sólidos, y esta estructura está determinada por la forma en la que se organizan internamente sus moléculas, es decir, por la estructura molecular.
Todo depende de la luz que lo atraviesa
Los átomos están compuestos por un núcleo central y electrones orbitando a su alrededor. Si el átomo tuviera las dimensiones de un campo de fútbol, el núcleo sería del tamaño de un guisante situado en su centro, mientras que los electrones serían granos de arena repartidos por las gradas. De esta forma es fácil comprender que queda mucho espacio libre en el «estadio» para que la luz pueda atravesarlo sin interferir con estas partículas.
Siguiendo con el símil, los electrones se encuentran en distintas filas de las gradas –niveles de energía-, de forma que si aumentan su energía van mejorando en filas y acercándose al césped. De esta forma, si consiguen absorber energía de los haces de luz –fotones- cuando atraviesan el átomo pueden conseguir mejorar su posición en las gradas.
Pero también puede suceder que los niveles de energía de los electrones –gradas- estén tan separados que un fotón de luz visible no proporcione la energía suficiente para que el electrón pueda cambiar de fila.
En definitiva, que un material sea más o menos transparente está determinado por la cantidad de luz que pasa a través de él, en comparación con la cantidad total que llega a su superficie.
El orden es clave
Si un fotón choca con un cuerpo diáfano es literalmente absorbido, es lo que sucede, por ejemplo, con los metales. Hay tantos electrones «revoloteando» que el fotón colisiona continuamente, de forma que acaba cediendo toda la energía antes de conseguir salir del átomo.
Si nos fijamos ahora en el vidrio, lo que hay es mucho espacio entre las moléculas, permitiendo que las partículas no se desvíen y no choquen. El vidrio es un material formado, básicamente, por sílice (arena fundida) y con una estructura interna amorfa. En Román paladino, el vidrio es molecularmente desordenado.
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El cristal, a diferencia del vidrio, contiene óxido de plomo, que le da más peso, aumenta su capacidad de recuperación y añade un aspecto más brillante. El cristal tiene una estructura molecular perfectamente ordenada, llamada estructura cristalina, a diferencia de la del vidrio que es vítrea.
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