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邹小姐：13326633089 -
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相(xiang)信大家(jia)都明显感(gan)知到一个客观的现(xian)象(xiang)，“玻璃是透明的，陶瓷一般是不透明”的。但是为啥呢？下文一起来探索一下。
玻璃&陶瓷
透明的定(ding)义
透(tou)(tou)光(guang)性(xing)是(shi)指材(cai)料允许光(guang)线(xian)透(tou)(tou)过(guo)的(de)(de)性(xing)质，可用(yong)透(tou)(tou)光(guang)率表示，即透(tou)(tou)过(guo)材(cai)料的(de)(de)光(guang)线(xian)的(de)(de)强度与(yu)入射(she)光(guang)的(de)(de)强度之比。透(tou)(tou)光(guang)性(xing)好的(de)(de)材(cai)料，其透(tou)(tou)光(guang)率可高达90%以上；而不透光材料，透光率为零。此外，还将透光率较小的材料称为半透明材料。此外，仅仅是透光无法构成我们认知里面的“透明材料”，看看下图“透光不透视&透光且透视”你就有个感性认知，后者才是我们要的透明材料，透(tou)(tou)明(ming)材料(liao)除了透(tou)(tou)光之外还(hai)可以被透(tou)(tou)视；即它(ta)们允(yun)许明晰的(de)图像穿过(guo)（意思(si)是你隔着这透(tou)明材(cai)料(liao)还很清(qing)楚的(de)看(kan)到(dao)了对(dui)面的(de)情景，并(bing)且你能看(kan)懂这东(dong)东(dong)对(dui)面是啥。想想我们常将某(mou)人(ren)(ren)当(dang)成(cheng)透(tou)明人(ren)(ren)，比喻成(cheng)眼里(li)没这个(ge)人(ren)(ren)，不(bu)影(ying)响我们视野的(de)人(ren)(ren)，呵呵）。相反(fan)的(de)属性(xing)被(bei)称为。当然，完全(quan)透明可能不存在，毕竟完全(quan)透明的材料(liao)我们(men)也看(kan)不见(jian)不是(shi)么。
透光不透视&透光且透视
要透(tou)光也要隐私(si)
我们（吃(chi)瓜群(qun)众们）通常意义上说的透(tou)(tou)明(ming)不(bu)透(tou)(tou)明(ming)，都(dou)是局限(xian)于可见(jian)光波段--波长介于390纳米到750纳米之间。题目(mu)所(suo)说(shuo)的：为啥玻(bo)璃透(tou)(tou)明，陶(tao)瓷不透(tou)(tou)明?当然也是指向这个波段范围。
各种光及(ji)波长
光是电(dian)磁波的(de)(de)(de)(de)一种(zhong)，事实上，人眼看上去透(tou)(tou)明(ming)的(de)(de)(de)(de)东西，对于超出(chu)可(ke)见光波段(duan)的(de)(de)(de)(de)电(dian)磁波，就不一定是透(tou)(tou)明(ming)的(de)(de)(de)(de)，反之亦然(ran)（例如玻璃，详见后文解释）。举个例子，X光就是波长很短的光，可见光透不过的人眼看不穿的肉身，对X光是透明的，根据人体软组织和骨骼吸收X射线的能力不同，因此X射线可用来给人做身体检查，X光成像对医疗非常有用。
在(zai)X光面前，侬就是个透明人
借助(zhu)X光及其他相关技术，我们拥有了透视人体的能力
那是什么影响(xiang)了材料的透(tou)不(bu)透(tou)明
对于材料透(tou)明(ming)与否，或者透(tou)明(ming)程度，主(zhu)要取决于两点：①是否发生光（电磁波）的吸收，②是否发生光（电磁波）散射或多次反射。
那么，什么决(jue)定了物(wu)质(zhi)对光(guang)的(de)(de)(de)(de)作用呢，因素(su)很多，最基本的(de)(de)(de)(de)就(jiu)是物(wu)质(zhi)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)子结构(gou)。我(wo)们知道物(wu)质(zhi)原子是由原子核和(he)电(dian)(dian)子构(gou)成的(de)(de)(de)(de)，实际上电(dian)(dian)子很活泼，可以吸(xi)(xi)收(shou)光(guang)子从而增(zeng)加自己(ji)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量(liang)。光(guang)一旦被(bei)吸(xi)(xi)收(shou)，这个(ge)物(wu)质(zhi)就(jiu)表现为不透明了。但也并不是什么光(guang)都(dou)吸(xi)(xi)收(shou)的(de)(de)(de)(de)，具体的(de)(de)(de)(de)选择是由量(liang)子力学(xue)规律所决(jue)定的(de)(de)(de)(de)。这其(qi)中涉及到固(gu)体物(wu)理学(xue)的(de)(de)(de)(de)基本原理，包括固(gu)体的(de)(de)(de)(de)能(neng)带结构(gou)和(he)带间(jian)跃迁(qian)，带内(nei)跃迁(qian)等等。（知乎引文：姚(yao)杰，光(guang)学(xue)与材(cai)料学(xue)科研中）。比(bi)如玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)，其电子由于量子力学限(xian)制无法吸(xi)收(shou)(shou)可见光(guang)(guang)，所以光(guang)(guang)线就(jiu)直接穿透过去(qu)，因(yin)而呈(cheng)现(xian)透明(ming)状。但是(shi)，玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)也并不是(shi)永远透明(ming)的(de)，比(bi)如说(shuo)对于某些红(hong)外和紫外光(guang)(guang)线，玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)就(jiu)是(shi)不透明(ming)的(de)，因(yin)为(wei)那些波段(duan)范(fan)围的(de)光(guang)(guang)子玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)是(shi)可以吸(xi)收(shou)(shou)，一个很经(jing)典的(de)例子就(jiu)是(shi)，得了佝偻病隔着(zhe)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)晒太(tai)阳是(shi)接收(shou)(shou)不到来自紫外线的(de)恩泽的(de)。隔着(zhe)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)晒太(tai)阳，没有什么(me)补(bu)钙效果(guo)，这是(shi)因(yin)为(wei)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)能(neng)够(gou)吸(xi)收(shou)(shou)发挥作用的(de)紫外线已经(jing)被(bei)玻(bo)璃(li)(li)(li)(li)(li)给吸(xi)收(shou)(shou)了。
除了(le)内在基本属性，晶(jing)(jing)界对(dui)光的(de)(de)散射等问(wen)题也(ye)会影响材料的(de)(de)透明度。为了(le)进(jin)一(yi)步(bu)阐述(shu)这个问(wen)题，我(wo)们需要将单晶(jing)(jing)体(ti)、多晶(jing)(jing)体(ti)和非晶(jing)(jing)区别对(dui)待，同时考(kao)虑一(yi)下厚度的(de)(de)影响。
对于单晶(jing)，透(tou)明与否仅(jin)仅(jin)跟禁带宽(kuan)(kuan)度有关。宽(kuan)(kuan)禁带的材(cai)料(liao)，可见光(guang)（380-780nm）无法激发其禁带间的电子跃迁，表现为对可见光不吸收。比如ZnO(3.4eV)，GaN(3.4eV)。相对地，窄禁带的，比如1eV，可见光中的短波部分就可以激发其电子跃迁，表现为可见光波段被材料吸收了，所以就不透明了，比如Si（1.2eV），但是硅对(dui)大部分红外线都是透明的，可以替代玻璃。极(ji)端情况下，比如金属(shu)，禁(jin)带为零，也是不(bu)透明。
不(bu)透明(ming)的硅单晶(jing)而对于多晶(jing)体(ti)，除了禁(jin)带(dai)吸收(shou)之外(wai)，还要晶(jing)界对光(guang)的散(san)射(she)。光(guang)在(zai)晶(jing)界处被散(san)射(she)到(dao)各个方向，宏观上就表(biao)现为白色。比如，单晶(jing)Al2O3、ZnO是透明的，但是他们对应的陶瓷，就呈现不透明或者半透明的白色，就是因为陶瓷一般是多晶体。对于光的散射，我们可以类比一下可以大雾天，水雾很多的时候，或者在山顶上看云海，就是白色的。实际上小水滴是透明的，空气也是透明的，但是因为气液界面的存在，对光有散射（或者折射），所以能见度就低了；还有一个案例就是水和游的乳浊液，水中分散的小油滴，有很多油-水界面，对光散射使之表现为白色。
最后(hou)，还有厚度的(de)影响。石(shi)墨是(shi)不透(tou)明(ming)的(de)，但是(shi)变成(cheng)一层，即石(shi)墨烯的(de)时候(hou)，很透(tou)明(ming)，只有2.3%的吸收。因为一层原子对光的吸收是有限的。金属很薄的时候，也可以透明或者半透明。
不过，陶(tao)瓷(ci)可以透明
虽然一般陶(tao)瓷是(shi)不透明的，但是(shi)光学(xue)陶(tao)瓷却显示出像玻璃一样透明性(xing)，故称透(tou)明陶(tao)瓷，透明陶瓷不仅拥(yong)有玻璃的透光(guang)能(neng)力，还具(ju)有强于玻璃材料的机械性(xing)能(neng)及(ji)更高(gao)的化学稳定性(xing)，让应用工程(cheng)师们多了(le)些选材，多了(le)些创造力。我们知道一般陶瓷(ci)不透(tou)明(ming)(ming)的(de)原因是其内部存在(zai)有杂质和气(qi)孔，前者能吸收光，后者令光产生散射，所以就不透(tou)明(ming)(ming)了。因此如(ru)(ru)果(guo)选用高(gao)纯原料，并通过(guo)工艺手段排(pai)除气(qi)孔就可(ke)能获得透(tou)明(ming)(ming)陶瓷(ci)。早期就是采用这样的(de)办法得到透(tou)明(ming)(ming)的(de)氧化(hua)(hua)铝(lv)陶瓷(ci)，后来陆(lu)续(xu)研究(jiu)出如(ru)(ru)烧结白(bai)刚玉、氧化(hua)(hua)镁、氧化(hua)(hua)铍、氧化(hua)(hua)钇(yi)、氧化(hua)(hua)钇(yi)-二氧化锆等多种氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化镓、硫化锌、硒化锌、氟化镁、氟化钙等。
光(guang)学窗(chuang)口用透(tou)明陶瓷(ci)
来源：上硅所(suo)//www.sic.ac.cn/
但，并不是(shi)满(man)足了如上的(de)硬件(jian)(jian)基(ji)础条件(jian)(jian)就能把所有陶瓷材料都变成透明(ming)陶瓷，有一个我(wo)们不得忽视的(de)点是(shi)材料的(de)基(ji)因结(jie)构属性是(shi)决定透明(ming)陶瓷有没有机会变成透明(ming)的(de)重要(yao)因素。
并(bing)不是(shi)所有(you)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)都可以用来制造(zao)透明陶(tao)(tao)瓷(ci)，因为(wei)具有(you)低对(dui)称结(jie)构的(de)(de)(de)(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)中的(de)(de)(de)(de)晶粒是(shi)光学各向异性的(de)(de)(de)(de)，这会导致光在穿过晶界(jie)时散射(she)(she)。因此，透明陶(tao)(tao)瓷(ci)材(cai)料(liao)必须(xu)具有(you)高度对(dui)称的(de)(de)(de)(de)晶体结(jie)构；大(da)多数透明陶(tao)(tao)瓷(ci)具有(you)立方结(jie)构，同(tong)时一些(xie)具有(you)四方和(he)六(liu)角形结(jie)构的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)也(ye)可以制成透明陶(tao)(tao)瓷(ci)（因为(wei)它们没有(you)或(huo)者(zhe)只有(you)很弱的(de)(de)(de)(de)双折射(she)(she)问题），尽管这些(xie)材(cai)料(liao)更难加工。
粉体(ti)圈(quan)编辑(ji)：小白
