どうして金属はキラキラしている?〜金属光沢〜

物理学

こんにちは、はっこんです。

最近ボクは洗車にハマっていて、youtubeで洗車の動画を見ては、家の車を洗車したりしてなかったり、、、

そこで思ったのは金属って磨くとキラキラしますよね、それは何故なんでしょうか。

金属光沢ってのは知ってるけど、どうして金属だけなのか、他の物質ではどうなのか、、

そんな疑問をもったのでこの記事でまとめてみようと思います。

金属光沢の仕組み

おさらいになりますが、原子は原子核と電子で構成されます。

さらに原子核は陽子と中性子からなり、さらに掘り下げていくと、素粒子になります。
(素粒子に関してはボクはまったく知りません)

地球が太陽の周りを回っているのと同じ感じですね。

原子核から1番遠い軌道にいる電子を最外殻電子といい、中央にある原子核からの引力が最も弱く、不安定なため、他の原子が近づくと他の電子とは異なり、特別な動きをします。

他の原子の存在によって、金属原子は価電子を放出し、陽イオンとなります。

放出された電子は原子核からの束縛がなくなり、自由に移動できるようになります。

このような電子を自由電子と呼びます。

それではこの自由電子と金属光沢がどのような関係でしょうか、、

金属に光が当たった時のことを考えましょう。

金属に光が当たると金属内の自由電子が光の周波数で振動します。

この振動をプラズマ振動といいます。

その後、自由電子は照射された光と同じ光を放出するのです。

結果的に光は自由電子によって跳ね返されます。

そして金属光沢を発生させるのです。

金属に色がついているのはなぜ??

プラズマ振動には限界があります、

ある閾値よりも高い周波数の光はプラズマ振動を起こさずに金属の中に入り込んでしまうのです。

その閾値をプラズマ振動数と呼びます。

プラズマ振動数は金属の電子の密度に依存するため、金属の種類によって異なります。

これが金属に色がついている理由です。

金属ごとの波長に対する反射率はこのようになっています。

自分で作ったのであまり正確ではないです

例えばアルミだと可視光の全波長領域をほとんど等しく反射するので白に見えますね。
(このような理由で鏡の材料なんかに使われます)

金は短い波長はあまり反射しないので長い波長の光が反射します。

このようにして金属に色がついているのですね(^_^;)

最後に

最後に少し余談をしようと思います。

皆さん、透明という言葉、英語にするとどうなるか知っていますか??

答えはtransparentです。

正解かは分からないのですが、この語源を思いついたので説明します。

transという言葉は移動を表す言葉です。
例えばtransfer,transport,translate(ある言語から異なる言語へ的な)

parentはどうでしょう、、

最初は親というが思いつくはずですよね、でも親と透明ってどう関係ある??

他にparentで連想される言葉はありますか?あります、、

そうapparentです。明らかという意味。

transparentとは明らかな移動というニュアンスになりますね。

なにが明らかに移動しているのでしょうか、、、、

そう、光です。

透明な物質って光が完全に移動しているから透明なんですよね。

以上です。

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