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なぜ水は透明なのですか? 子供に質問されて困りました。 子供に説明出来るよう...

m_t********さん

2008/7/322:42:17

なぜ水は透明なのですか?
子供に質問されて困りました。
子供に説明出来るように教えてください。

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8,446
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3

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ベストアンサーに選ばれた回答

bol********さん

2008/7/500:51:20

何歳ぐらいかによっても説明できる言葉や内容が変わってきますよね?!

難しいことを言えば、他の方々が投稿されたような事だと思いますが、それでは子供どころかm_tmht0208さん自身も釈然としないのでは?

水は透明であることの前に反対の透明でないもの(色があるもの)について知っておいた方が分かりやすいと思います。

光をとっても小さい粒々と考えます
この粒々はいろんな種類(赤とか青、緑、黄、紫・・・・)がいっぱいあります
(実際には粒々に色が付いてるはけではないですが、波長の話をすると面倒なのでしません。)
太陽の光は全種類の粒々が含まれています
全種類の粒々が目に入ると白に見えます→昼間、太陽を直接見ると白(夕日が赤く見えるのはまた別の話ここでは省略)
反対に目に何も入らないと黒に見えます
もちろん、赤い粒々が目に入れば、赤に見えます
「りんご」に光が当たります
すると「りんご」は赤以外の種類の粒々を吸収て、赤い粒々を跳ね返します
目に赤い粒々が入ってきて「りんご」が赤く見えます
「紙」は全種類の粒々を跳ね返します(鏡は?と思うかもしれませんが省略します)
目に全種類の光が入るので、白く見えます
「墨」は全種類の粒々を吸収するので、目に何も入ってきません
なので、黒く見えます
次は、本題の「水」です
「水」に光が当たっても跳ね返しも吸収もしないで通り抜けます
通り抜けた光は回りの物に当たります
当たった物が「りんご」だったら、赤い粒々が跳ね返って、また「水」を通り抜けます
目に赤い粒々が入るので、「水」が透明で「りんご」が見える訳です

「水」と「空気」とでは同じ透明でも違いが分かるのは、光の通り抜け方(屈折率)が違うからです
「水」の方が「空気」よりも光が曲がります(詳しいことは質問してください。)

余談がたくさん入って分かりにくいかと思いますが、噛み砕いてみました。
かなり長くなってしまい申し訳ありません。
読んだ結果、分からないことが増えたかもしれませんが、そこはまた質問してください。
親切な人が答えてくれるはずです。。

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sji********さん

編集あり2008/7/513:09:11

なぜ光を通すかということですよね。
これは非常に難しい問題で私もうまく説明できません。

光は電磁波でありエネルギーを持っています。
このため物質の中を光が通過すると物質は光のエネルギーを吸収し、
物質中の電子が励起(電子の軌道が一つ外側に移ったり飛び出したりする)されます。
その励起され易さをバンドギャップという指標で表しますが、
このバンドギャップが光のエネルギーに対して充分大きいと
光が物質中に入っても励起も起こらず光はそのまま通過して外に出ます。

水はバンドギャップが大きい物質でありまして、
可視光波長のエネルギーでは電子が励起されないため
光がそのまま透過することができるのです。

なぜ水のバンドギャップが大きいのかは・・・(私は)分かりません。

絵の具などで不透明になる現象はバンドギャップとは関係なく、
絵の具の微粒子で光が乱反射してまっすぐ透過しなくなるからです。

絵の具の微粒子が光を乱反射させ光を透過しない理由は、
絵の具のバンドギャップが低いため可視光波長のエネルギーが
絵の具に吸収されて電子の励起に使われてしまうからです。


追記
個人的にも非常に興味がある現象なので、
うちの子供にこの質問を下記のキーワードでで説明してみたところ、
なんとなくわかったようでした。

光=電磁波=エネルギー
物質=原子により構成
原子=原子核の周りを電子が旋回している
電子は外部からエネルギーをうけると旋回軌道が高エネルギー側に移動する(励起される)
電子の軌道の移りやすさ=バンドギャップ
バンドギャップが大きい物質は励起されにくい
水はバンドギャップが大きい
バンドギャップが大きい物質に光があたっても光はエネルギーを奪われないためそのまま透過する⇒透明
バンドギャップが小さい物質に光があたるとエネルギーが奪われて吸収される⇒不透明

以上の本質が理解できれば、
赤い物体がなぜ赤い波長の光を反射し、赤以外の波長の光を吸収するのかということも説明が出来ます

がんばって子供さんに説明してみてください。

moo********さん

2008/7/322:45:09

光を通すからです。
光の透過率が非常に高いから光を通します。

絵の具でも溶かしてみればいいのではないでしょうか。
水なのに透明じゃなくなりますよ。

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