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Warum ist Glas eigentlich durchsichtig?

Die Frage von Herrn Schoening betrifft eine der alltäglichsten und selbstverständlichsten Erfahrungen. Was allerdings nicht heißt, dass es darauf eine simple Antwort gibt. Wir fragten Gerhard O. Kratzer von der Firma SCHOTT Glas in Mainz, wo von der Glasfaser bis zu den größten Teleskopspiegeln der Welt alles Erdenkliche in Glas gegossen wird.

In seinem festen Zustand ist Glas eine amorph erstarrte Schmelze. Physikalisch gesehen befindet sich Glas in einem Zustand, der zwischen dem einer Flüssigkeit und dem eines idealen festen Körpers beschrieben werden kann.

Amorph bedeutet, dass dem Glas im Gegensatz zu den Metallen eine kristalline Struktur fehlt. Im Glas als dielektrischem Stoff gibt es nahezu keine freien Elektronen – als Nichtmetall ist Glas elektrisch nicht leitend. Ebenso sind die Atome und Moleküle nicht in einem Kristallgitter geordnet. Im Gegensatz zu metallischen Elementen wird deshalb das sichtbare Licht nicht durch Kristallgrenzen reflektiert und gestreut oder von freien Elektronen absorbiert, so dass es in einem Bereich von 400 bis 800 Nanometern nahezu ungehindert passieren kann.

Glas leitet jedoch nicht jede elektromagnetische Strahlung. Sichtbares Licht ist nur eine Form davon. Deshalb sind zwei wichtige Absorptionsmechanismen zu erwähnen.

Zum einen wechselwirken die Elektronen auf den äußeren Atomschalen mit elektromagnetischer Strahlung kleiner Wellenlänge und gelangen so auf ein höheres Energieniveau. Die Strahlungsenergie wird dabei "verbraucht". Diese Form der Absorption geschieht bei der Mehrzahl der Glasarten beispielsweise im ultravioletten Bereich. Dies ist der Grund, weshalb man hinter normalen Fensterscheiben keine Sonnenbräune erlangt.

Zum anderen absorbiert Glas im ebenfalls für den Menschen unsichtbaren Infrarotbereich. Hier regt die elektromagnetische Strahlung Schwingungen der Ionen gegeneinander an. Diese Schwingungen wirken wie eine Sperre und verhindern das Durchdringen der infraroten Strahlung.

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