למה זכוכית שקופה?
-
כשאור נכנס לתוך זכוכית, הוא נתקל בָאטומים שמהם היא עשויה. היינו מצפים שאם אור פוגע באטום הוא ייבלם בצורה כלשהי: אולי ייבלע בתוכו, או ייתנז ממנו כמו כדור שניתז מקיר. ובאמת, אם אור פוגע בי, בגוף שלי, הוא נבלם: בגלל זה אנחנו אטומים לאור. אבל משום מה בזכוכית ובחומרים שקופים אחרים - זה לא קורה: האור עובר דרך האטומים כאילו הם לא שם. אז מה קורה פה?

אטום עשוי מגרעין ואלקטרונים שמקיפים אותו. אבל האלקטרונים האלה לא יכולים להיות איפה שבא להם, אלא רק במרחקים מאוד ספציפיים מהגרעין. אפשר לדמיין את כמו שורות של כסאות בקולנוע: אתה יכול לשבת בשורה הכי קרובה למסך, או שאתה יכול לדלג אחורה אל השורה השניה או השורה השלישית - אבל אסור לך לשבת בין השורות. אותו הדבר עם האלקטרונים: אלקטרון יכול להיות במסלול במרחק מסוים מהגרעין, או שהוא יכול לדלג אל מסלול אחר רחוק יותר - אבל אסור לו להיות באמצע, בין המסלולים. למה? זה חלק מהמוזרות של תורת הקוונטים, ואני אסביר את זה בסרטון אחר.

עכשיו, בשביל שאלקטרון יוכל לדלג ממסלול קרוב לגרעין למסלול רחוק יותר - הוא צריך אנרגיה, משהו שידחוף אותו ו"יקפיץ" אותו למסלול החדש. אבל לא "סתם" אנרגיה: בשביל לקפוץ למסלול חדש, האלקטרון צריך כמות מינימלית של אנרגיה. זה כמו אתלט בקפיצה לגובה: אם הוא לא יקפוץ מספיק חזק - הוא לא יצליח לעבור את המוט. אותו דבר באלקטרון: אם האלקטרון לא מקבל מספיק אנרגיה, הוא הוא לא יצליח להגיע למסלול החדש - ומכיוון שאמרנו שאלקטרון לא יכול להיות בין שני מסלולים, המשמעות היא שאם לאור שפוגע באלקטרון יש מעט מדי אנרגיה - האלקטרון בכלל לא יקבל את האנרגיה הזו. זה כמו אתלט שמסתכל על המוט ואומר - 'המוט הזה גבוה מדי, אני בכלל לא מנסה לקפוץ." במקרה הזה, הפוטון יחלוף דרך האטום כאילו הוא לא שם. רק אם לפוטון יש מספיק אנרגיה כדי להקפיץ את האלקטרון למסלול החדש - רק אז האלקטרון יבלע את הפוטון.

אז עכשיו בחזרה לזכוכית. זכוכית עשויה מאטומי סיליקון וחמצן: לאור הנראה, ז"א לאור שאנחנו מסוגלים לראות, יש מעט מדי אנרגיה בשביל לגרום לאלקטרונים שלהם לדלג למסלולים גבוהים יותר - ולכן האלקטרונים לא קולטים את האנרגיה הזו והאור עובר דרך הזכוכית בלי הפרעה: אנחנו אומרים שהזכוכית שקופה. הגוף שלנו, לעומת זאת, עשוי מאטומים אחרים לגמרי - למשל, פחמן - ובאטומים האלה, האנרגיה שמכיל האור הנראה כן מספיקה כדי להקפיץ אלקטרונים, האור נבלע בהם - ולכן אנחנו אטומים לאור.

זהו, תודה על הצפיה. מוזמנים להרצאה הקרובה שלי: 'עתיד האנושות בעידן הבינה המלאכותית', 09.03.26, מוזיאון תל אביב לאמנות, 20:00. כרטיסים באתר הבית: ranlevi_co_il
נתראה! :-)