Physik

Warum ist Glas durchsichtig?

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Gábor Paál
Gábor Paál (Foto: SWR, Gábor Paál)

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Glas ist durchsichtig, weil das Licht kaum mit dem Material reagiert. Denn was ist Materie? Materie ist aus Atomen aufgebaut. Atome bestehen aus einem schweren Kern und den Elektronen in den Außenhüllen. Dazwischen ist auf mikroskopischer Ebene unheimlich viel Platz. So wie zwischen den Planeten und der Sonne unheimlich viel Platz ist. Wenn nun eine Billardkugel durchs Sonnensystem fliegt, ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie auf einen Planeten trifft, sehr gering. Analog dazu haben die Lichtteilchen – die Photonen – viel Platz, um zwischen den Elementarteilchen "durchzuflutschen".
Ganz so einfach ist es aber doch nicht, denn Lichtteilchen und Elektronen sind eben keine Billardkugeln, die kollidieren oder eben nicht kollidieren, sondern sie sind gleichzeitig auch Wellen, die schwingen, und das in einer bestimmten Weise, mit einer bestimmten Frequenz.

Blech: Licht wird schon an der Oberfläche von der Materie geschluckt

Wenn z.B. ein Stück Blech das Licht nicht durchlässt, dann liegt das daran, dass die Elektronen und somit die Atome im Blech auf die Schwingung der Lichtwellen reagieren. Sie lassen sich gewissermaßen von der Schwingung mitreißen und werden „angeregt“. Das bedeutet aber auch, dass ein großer Teil der Energie vom Licht auf die Atome übergeht. Praktisch bedeutet das, dass das Licht schon an der Oberfläche von der Materie geschluckt wird.

Moleküle in Glas reagieren kaum auf Schwingungen der Lichtwellen

Bei Glas ist es anders: Glas besteht hauptsächlich aus Quarzsand, aus Siliziumdioxid. Diese Moleküle sind so beschaffen, dass sie auf die Schwingungen der Lichtwellen kaum reagieren. Deshalb behält das Licht seine Energie und geht weitgehend unbeschadet durch die Materie durch.

Ein bisschen Licht wird zwar absorbiert; das macht sich aber bei einer dünnen Glasscheibe nicht bemerkbar. Wenn das Glas aber stärker ist, also 10 cm oder einen Meter dick, dann wird das Licht abgeschwächt – genauso wie im Meer das Sonnenlicht auch nur bis zu einer bestimmten Tiefe eindringt; darunter ist es dann dunkel.

Außerdem gilt das, was ich zum Glas gesagt habe, nur für die sichtbaren Anteile des Lichts. Die wiederum bilden ja nur einen kleinen Ausschnitt aus dem gesamten Strahlungsspektrum. Für den größten Teil des ultravioletten Lichts dagegen (vor allem für die aggressive UV-B-Strahlung) ist Glas überhaupt nicht durchlässig – deshalb bekommt man ja hinter einer Glasscheibe in der Regel keinen Sonnenbrand.

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