ガラスはどうして透明なの?

ガラスは、建物や食器など生活に不可欠なものに使用されていますよね。
太陽の光を取り込んだり、外の景色を楽しむことが出来るガラスですが、一体なぜ透明に見えるのでしょうか?
ガラスは周りを見渡せばたくさんあり、当たり前の存在になっていますが、私達の知らない不思議が隠されています。
身近なガラスの不思議について、一緒に考えていきましょう!

【色はどうやって見えているの?】
まず、ガラスがどうして透明に見えるのかを説明する前に、人間の目が色を認識する仕組みについて説明していきます。

・光源
この光源というのは、太陽や蛍光灯のことで光源自体には色はついていません。
私たちが「色」が見えている状態というのは、この光源が物体に当たって反射した時の光が様々な「色」を持っていることで見ることが出来ます。
この反射する光には青、緑、赤の三原色がありますが、全ての色が集まると白色(無色)になります。
太陽の光は白色(無色)なので、すべての色が集まっているという事ですね。

例で言うと、リンゴに光源が当たることによって赤色の光が反射する → 私たちの目にはリンゴは赤く見える、という事です。
もし、リンゴに青色の光線だけを当てても反射しないので、黒く見えるだけで赤色を認識することは出来ません。
その事からも、光源が当たる物体や環境によってどの色を吸収し反射しているかで私たちの「色」の見え方は変わってきます。
もう一つ例を出すと、海は赤色の光を吸収し青色の光だけを反射するから、目がそれを認識して海が青く見えています。

さらに詳しく説明すると、私たちの目で認識できる反射した光のことを可視光と言います。
可視光は、電磁波という放射エネルギーです。
この電磁波は目で見えるものと見えないものに分けられますが、人間の目で確認出来る範囲はごくわずか(紫外線と赤外線の間、380nm〜780nm)です。
私たちが目で見えている「色」が、自然界からすると、ごくわずかだなんて驚きですよね。

【ガラスはどうやって作られているの?】
まず、ガラスのほとんどは人口的なものです。
ガラスの歴史はとても古く、ガラスの原形は4000年前のエジプトやメソポタミアで作られていました。
では、ガラスの原材料を見てみましょう。

・珪石
実際には珪石を粉々に砕いて珪砂(けいしゃ)というキラキラ光る砂に変えます。
よく公園の砂場などに行くと珪砂が混じっていますので、観察してみてくださいね。

・ソーダ灰
植物を燃やした灰に科学的なものを加えて作られています。
原料はとても安く、石けんや洗剤にも使用されています。

・石炭
石炭はカルシウムを含んでいる鉱石から出来ています。
石炭は生活でも幅広く活躍し、ガーデニングの肥料にも使われるような身近なものです。

ガラスの作り方は、珪石、ソーダ灰、石炭を混ぜて1600度の高温で溶かしていきます。
次に溶けたガラスの原料の形を整えて、冷やします。
完全に冷えると普段から私たちが目にしているガラスになり、カットされた後それぞれ出荷されます。

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工程だけ見ると簡単に作れると思うかもしれませんが、温度管理や整成など熟練のテクニックが必要で、そのテクニックによってガラスの品質が決まります。
日本のガラスは、世界でもトップクラスの品質を誇っています。

【透明に見えるのはどうして?】
光源が当てられた物体は、反射する、吸収する、通過させるという3つの反応に分かれます。
物体に当たって反射された特定の光が、私たちの目で見えている「色」の正体でしたね。
ではなぜガラスは透明に見えてしまうのでしょうか?

・ガラスの作り方に秘密があり
ガラスは1600度の高温で溶かして作られている為、構造上で隙間や境い目が無くなることによって透明と呼ばれる状態になります。
さらに分子がきれいに揃うため光源が当たっても反射せず、スムーズにガラスを通り抜けてしまいます。
光がそのまま通過するという事は、私たちの目で見えるはずの反射する光(色)が無い、つまり透明に見えるという仕組みです。
また、原料の珪砂は水晶のような構造を持つ石から出来ている為、ガラスはより透明度が高くなっています。

私たちの色を認識する仕組みと材料がもつ性質によって、ガラスが透明に見えていたのですね。

【最強、ルパードの滴】
最後に、とても面白いガラスをご紹介します。
ルパードの滴と呼ばれるガラスが生まれたのは、1661年のイギリスの実験でした。
カンバーランド公ルパードが実験に立ち会った事から、そのガラスはルパードの滴と名づけられました。
ざっと400年も前の事ですね!
ガラスの作り方で「冷やす」という工程がありましたが、このルパードの滴は高温で溶かしたガラスをそのまま冷水の中に落として作ります。

・最強に強度が高いガラス
形はその名の通り滴のようですが、このガラスの何がすごいかというと強度が驚異的だという事です。
どれぐらいの強度があるかというと、ルパードの滴の先端に銃を発射しても、なんと銃弾のほうが砕けてしまうというのです。
もちろんハンマーで叩いてもビクともしません。
すごい強度ですよね!

・爆発するガラス
ルパードの滴は、強度が高いガラスと紹介しましたが実はもう一つ秘密があります。
おたまじゃくしの様な形をしていますが、銃弾をも砕く頭部と違って尻尾のほうは、いとも簡単に折れてしまいます。
尻尾が割れると高圧力を蓄えていた構造がエネルギーの解放すると共に、一瞬で全てが崩れていきます。
崩れていくスピードがマッハの単位なので人の目にはルパードの滴が爆発したように見えます。

ルパードの滴は、最強の頭部に最弱の尻尾を持ち合わせている、なんとも魅力的なガラスです。

【まとめ】
・色はどうやって見えているの?
・ガラスはどうやって作られているの?
・ガラスが透明に見えるのはどうして?
・最強、ルパードの滴

ガラスはどこにでもある、ありふれた材料から作られていますが、その分可能性が無限大にあります。
今もガラスは、医療や生活の中で役に立つような研究がずっと続けられています。
近い将来、ガラスを用いた画期的な発明が発表される日も来るかもしれませんね。

一度使ったガラスは、また高温で溶かすことによりリサイクルも出来るので、とてもエコな素材です。
皆さんも身近にあるガラスを見つけたら、ぜひ観察してみてくださいね。

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