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鄒小姐：13326633089 -
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相信大家都明顯感知到一個客觀的現象，“玻璃是透明的，陶瓷一般是不透明”的。但是為啥呢？下文一起來探索一下。
玻璃&陶瓷
透明的定義
透光性是指材料允許光線透過的性質，可用透光率表示，即透過材料的光線的強度與入射光的強度之比。透光性好的材料，其透光率可高達90%以上；而不透光材料，透光率為零。此外，還將透光率較小的材料稱為半透明材料。此外，僅僅是透光無法構成我們認知里面的“透明材料”，看看下圖“透光不透視&透光且透視”你就有個感性認知，后者才是我們要的透明材料，透明材料除了透光之外還可以被透視；即它們允許明晰的圖像穿過（意思是你隔著這透明材料還很清楚的看到了對面的情景，并且你能看懂這東東對面是啥。想想我們常將某人當成透明人，比喻成眼里沒這個人，不影響我們視野的人，呵呵）。相反的屬性被稱為。當然，完全透明可能不存在，畢竟完全透明的材料我們也看不見不是么。
透光不透視&透光且透視
要透光也要隱私
我們（吃瓜群眾們）通常意義上說的透明不透明，都是局限于可見光波段--波長介于390納米到750納米之間。題目所說的：為啥玻璃透明，陶瓷不透明?當然也是指向這個波段范圍。
各種光及波長
光是電磁波的一種，事實上，人眼看上去透明的東西，對于超出可見光波段的電磁波，就不一定是透明的，反之亦然（例如玻璃，詳見后文解釋）。舉個例子，X光就是波長很短的光，可見光透不過的人眼看不穿的肉身，對X光是透明的，根據人體軟組織和骨骼吸收X射線的能力不同，因此X射線可用來給人做身體檢查，X光成像對醫療非常有用。
在X光面前，儂就是個透明人
借助X光及其他相關技術，我們擁有了透視人體的能力
那是什么影響了材料的透不透明
對于材料透明與否，或者透明程度，主要取決于兩點：①是否發生光（電磁波）的吸收，②是否發生光（電磁波）散射或多次反射。
那么，什么決定了物質對光的作用呢，因素很多，最基本的就是物質的電子結構。我們知道物質原子是由原子核和電子構成的，實際上電子很活潑，可以吸收光子從而增加自己的能量。光一旦被吸收，這個物質就表現為不透明了。但也并不是什么光都吸收的，具體的選擇是由量子力學規律所決定的。這其中涉及到固體物理學的基本原理，包括固體的能帶結構和帶間躍遷，帶內躍遷等等。（知乎引文：姚杰，光學與材料學科研中）。比如玻璃，其電子由于量子力學限制無法吸收可見光，所以光線就直接穿透過去，因而呈現透明狀。但是，玻璃也并不是永遠透明的，比如說對于某些紅外和紫外光線，玻璃就是不透明的，因為那些波段范圍的光子玻璃是可以吸收，一個很經典的例子就是，得了佝僂病隔著玻璃曬太陽是接收不到來自紫外線的恩澤的。隔著玻璃曬太陽，沒有什么補鈣效果，這是因為玻璃能夠吸收發揮作用的紫外線已經被玻璃給吸收了。
除了內在基本屬性，晶界對光的散射等問題也會影響材料的透明度。為了進一步闡述這個問題，我們需要將單晶體、多晶體和非晶區別對待，同時考慮一下厚度的影響。
對于單晶，透明與否僅僅跟禁帶寬度有關。寬禁帶的材料，可見光（380-780nm）無法激發其禁帶間的電子躍遷，表現為對可見光不吸收。比如ZnO(3.4eV)，GaN(3.4eV)。相對地，窄禁帶的，比如1eV，可見光中的短波部分就可以激發其電子躍遷，表現為可見光波段被材料吸收了，所以就不透明了，比如Si（1.2eV），但是硅對大部分紅外線都是透明的，可以替代玻璃。極端情況下，比如金屬，禁帶為零，也是不透明。
不透明的硅單晶而對于多晶體，除了禁帶吸收之外，還要晶界對光的散射。光在晶界處被散射到各個方向，宏觀上就表現為白色。比如，單晶Al2O3、ZnO是透明的，但是他們對應的陶瓷，就呈現不透明或者半透明的白色，就是因為陶瓷一般是多晶體。對于光的散射，我們可以類比一下可以大霧天，水霧很多的時候，或者在山頂上看云海，就是白色的。實際上小水滴是透明的，空氣也是透明的，但是因為氣液界面的存在，對光有散射（或者折射），所以能見度就低了；還有一個案例就是水和游的乳濁液，水中分散的小油滴，有很多油-水界面，對光散射使之表現為白色。
最后，還有厚度的影響。石墨是不透明的，但是變成一層，即石墨烯的時候，很透明，只有2.3%的吸收。因為一層原子對光的吸收是有限的。金屬很薄的時候，也可以透明或者半透明。
不過，陶瓷可以透明
雖然一般陶瓷是不透明的，但是光學陶瓷卻顯示出像玻璃一樣透明性，故稱透明陶瓷，透明陶瓷不僅擁有玻璃的透光能力，還具有強于玻璃材料的機械性能及更高的化學穩定性，讓應用工程師們多了些選材，多了些創造力。我們知道一般陶瓷不透明的原因是其內部存在有雜質和氣孔，前者能吸收光，后者令光產生散射，所以就不透明了。因此如果選用高純原料，并通過工藝手段排除氣孔就可能獲得透明陶瓷。早期就是采用這樣的辦法得到透明的氧化鋁陶瓷，后來陸續研究出如燒結白剛玉、氧化鎂、氧化鈹、氧化釔、氧化釔-二氧化鋯等多種氧化物系列透明陶瓷。近期又研制出非氧化物透明陶瓷，如砷化鎵、硫化鋅、硒化鋅、氟化鎂、氟化鈣等。
光學窗口用透明陶瓷
來源：上硅所//www.sic.ac.cn/
但，并不是滿足了如上的硬件基礎條件就能把所有陶瓷材料都變成透明陶瓷，有一個我們不得忽視的點是材料的基因結構屬性是決定透明陶瓷有沒有機會變成透明的重要因素。
并不是所有的材料都可以用來制造透明陶瓷，因為具有低對稱結構的陶瓷中的晶粒是光學各向異性的，這會導致光在穿過晶界時散射。因此，透明陶瓷材料必須具有高度對稱的晶體結構；大多數透明陶瓷具有立方結構，同時一些具有四方和六角形結構的材料也可以制成透明陶瓷（因為它們沒有或者只有很弱的雙折射問題），盡管這些材料更難加工。
粉體圈編輯：小白
