只有可見光這種電磁波不可以穿透一般物體么，玻璃又是怎麼回事，鏡子只能反射可見光嗎？

01-17

可見光是電磁波頻譜的很小一部分，波長更長和更短的電磁波都可以穿透一般物體，而波長介於中間的中的可見光不可以

樓主問得問題很籠統，題干里說的現象也並不準確。我能找出許多反例，比如各個波長的光都穿不過的東西（大塊的金屬板），或者可見光能穿過但別的波長不一定能穿過的東西。要解答樓主的問題，需要對電磁波透射的問題進行一個徹底的分析。相信樓主看完後，反過來也會明白自己的問題怎麼表述才更準確。

電磁波要成功穿過一個物質，需要受到重重阻攔————

1. 形狀

毛玻璃和一般玻璃，材質相同，但毛玻璃就「不透光」。為什麼？因為毛玻璃表面有許多坑坑窪窪的地方，一束光射過去，有的部位被朝這個方向反射/折射，有的部位被朝那個方向反射/折射。雖然還是有一部分光透過和反射，但因為隨機的反射和折射，你不知道這束光原來是什麼樣了，光線失去了原來的信息，所以某種程度上你覺得光透不過去了。

玻璃和毛玻璃的區別在於表面的光滑性。判斷一個表面是不是光滑，要把不平整程度跟入射光光束的大小作比較。如果坑窪的尺寸大於光束的大小，那光照在物質表面就感覺不到坑窪，物質就是光滑的；如果坑窪的尺寸小於光束的大小，那這個面就不平整，會出現類似毛玻璃的情況；但如果坑窪太小了，遠小于波長量級了，那這束光又感受不到不平整了（比如光碟上其實有許多微小的結構，但這些結構太小了，以至於你覺得光碟光滑得可以拿來照鏡子）。

小結：當光束大小&>表面坑窪尺寸&>波長時，表面不光滑，會出現毛玻璃一樣的隨機折射/反射，光會被「擋住」

2. 反射

假如材料的表面像鏡面一般光滑了，是不是電磁波一定就能透過呢？顯然不是。在電磁波接觸到物質的一霎那，就要面臨一道嚴峻的考驗——反射。

反射發生在不同物質的界面。如果這個物質不導電，那麼反射的強度取決於它的折射率，折射率越高反射率越高，描述它的公式叫菲涅爾公式：R=[(n1-n2)/(n1+n2)]^2，n1和n2是界面兩邊物質的折射率，R是反射率（能量）。舉個例子，如果電磁波從空氣（折射率1）入射，物質的折射率為1時，沒有反射，折射率為2時，反射11％的能量，折射率為5時，就要反射36％的能量了。而一個物質一般有兩個界面（前面和後面），所以要經過兩次損失。對於某些有很大的折射率的晶體，反射是能量主要損失來源。

如果這個物質導電，那麼更好辦了，二話不說，直接將電磁波統統反射走。比如鏡子背後鍍的銀，就是鏡子反光的主要來源。

3. 吸收

假如材料的表面像鏡面一般光滑了，也有相當一部分電磁波沒有被反射，而穿過了物質的第一道界面，是不是電磁波一定就能透過呢？顯然不是。還要考慮物質的吸收。

根據物質特性的不同，會對不同頻率的電磁波產生不同強度的吸收。比如藍色染料可以吸收除了藍色外的可見光（因此不被吸收的藍色光返回到人眼，人會看到藍色）。如果入射的電磁波的頻率正好對應了材料的吸收頻率，那麼就透不過去了。

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再回到樓主原來的問題：「為什麼常常看到一些物質，可見光穿不透，但是波長比可見光長或者短的電磁波能穿透」。這種表述很籠統，我下面具體拿幾個例子分析分析：

a. 可見光穿不過小金屬片，而頻率比可見光低的微波能

這是因為對微波的波長（厘米到米的量級）尺度大於金屬片，在微波看來，金屬片太小了，所以繞射了。這是個跟物質形狀相關的問題。

另外補充一下微波爐觀察窗上屏蔽網的例子。微波爐的觀察窗一般是透明的玻璃/塑料做成的，內側貼了一層網狀的金屬。網狀金屬將微波反射回去，以免微波輻射泄露。那為什麼微波不會從金屬網的小洞里跑出來呢？這也是利用了形狀的性質。小洞的大小遠小於微波爐內微波的波長，因此在微波看來，金屬網像是光滑的鏡面一樣，所以微波能被反射。而小洞的尺寸又遠大於可見光波長，因此可見光可以從小洞透過去。

b. 可見光穿不過肌肉組織，而頻率比可見光高的是X射線能

這是由物質對電磁波的吸收決定的。肌肉組織對X射線的吸收比較低，對可見光吸收比較高。

那為什麼X射線不容易穿過骨頭呢（所以醫院才能用X射線照骨頭）？因為物質對X射線的吸收跟它的密度和原子序數有很大關係，經驗公式是，吸收係數正比於密度乘以原子序數的三次方。一方面，骨頭的密度比肌肉高，另一方面，骨頭裡含有較多的重元素，所以骨頭對X射線吸收較強。（你看，也有X射線透不過的東西吧）

c. 可見光不易穿透皮膚，紅外光較易穿透皮膚

對可見光和紅外光而言，皮膚都是大塊的東西，不能繞射，那為什麼紅外光容易透射皮膚呢（從而才有中老年紅外治療儀這種東西）？

原因在於吸收。吸收，換個角度表達就是透射深度。一般而言，在遠離吸收峰的情況，長波長的光透射深度深度都比短波長的要深，也就是說長波長的吸收弱，為什麼呢？其實這種情況下，對不同波長而言，電磁波走一個周期衰減的比例是差不多的，但是因為紅外光波長長，所以它能滲透得更遠。比如假設紅外光（波長1微米）和可見光（波長0.5微米）在皮膚里都能傳播10個周期，那麼紅外光就能透射10微米，而可見光只能透射5微米。所以，紅外光透射能力強，是因為它的波長長，吸收就弱。但這個前提是要遠離物質的吸收峰。比如如果皮膚能強烈的吸收1微米的紅外光，但不太吸收500納米的綠光，那當然是綠光走得遠了。

d. 玻璃是怎麼回事

玻璃能透射可見光，因為它對可見光而言表面平整，吸收弱，折射率低。玻璃對可見光有著低吸收，但對紫外光和部分紅外光有著較高的吸收。對紫外光的吸收高，主要原因跟可見光不易透射皮膚而紅外光易穿透皮膚一樣，因為紫外光波長短，所以透射深度短，吸收大。對紅外光的吸收則主要是因為玻璃中含有的少量雜質，比如水。通信光纖的材料就是玻璃，紅外光在光纖裡面跑，以前面臨的最大問題就是吸收。後來把光纖中的水等雜質水平降低了，對紅外光的吸收小了，紅外光就能在光纖里跑很遠了。

e. 鏡子是怎麼回事

鏡子其實是玻璃背面鍍了一層銀、鋁等金屬。鏡子的反光主要來源於這層金屬，玻璃並不（太）反光。那為什麼不直接用金屬，還要用鏡子呢？因為怕反光的面被磨損、氧化，從而降低了良好的反光性。

正因為鏡子反光的主要部件是背後的金屬，而金屬幾乎對全波長的電磁波是100％反射的，所以可以大致認為鏡子能反射所有電磁波。但也有例外。如果電磁波的波長太長，大過了鏡子的尺寸，那麼電磁波就很可能繞過鏡子，不被反射。而電磁波的波長太短，短到X射線水平，這種超高頻率的電磁波下，金屬已經不那麼導電了（對，你沒看錯，導電性是隨頻率變化的），它對電磁波的反射也可能會減弱。如果電磁波頻率更高，到達伽馬射線的水平，那在伽馬射線看來，金屬表面並不是緊緻光滑的了，它就可能順著金屬原子間的空隙透射過去。

*********************（感謝 @醬小醬在評論中的指正）**********************

我之前說頻率高到X射線頻段後，金屬就不反射了。其實金屬反射性的分界頻率遠遠不到X射線。在可見光、紫外頻段，這個轉變就可以發生。Drude模型是預測金屬在各個頻段導電性的一個經典簡單模型，這個模型指出，在某一頻率以上，金屬對電磁波變得不再完全反射。對於大部分金屬，這個轉變頻率在紫外波段：

銀～ 130 nm

鋁～ 90 nm

金～ 130 nm

銅～ 150 nm

鉀～ 335 nm

鈉～ 217 nm

鉑～ 240 nm

（資料來源：http://www.wave-scattering.com/drudefit.html）

但是上述數值跟實驗結果存在明顯偏差。比如金在Drude模型給出的轉變頻率是～130nm，實際上在500-600nm時，反射率就開始顯著下降了。反射光中少了可見光高頻的成分，因此顯出金黃色。原因在於Drude模型將價電子看成完全自由的，沒有考慮價電子與原子核之間的相互作用。用金屬的能帶理論可以解釋金屬的顏色，但就不再展開了，有興趣的朋友可以參考Gold | Causes of Color。

補充一點，導體可以反射電磁波喲- -，當然其他物質也會，比如鏡子

這麼解釋或許形象些，如果你把光波想像成粒子的話，高能的X光 $gamma$ 光相當於顆粒極小又緻密的粒子，而低能的電磁波如無線電波就是個頭巨大而又稀薄的粒子吧，可見光就在兩者之間，既不太大又不太小。

一般物體都是由小到原子組成的，當個頭比原子間的間隙還小的高能粒子打過來，就直接穿過去了，就像子彈穿越樹林一樣。而當低能的無線電波過來，就直接發生衍射繞了過去，就像大象跨越螞蟻，或是微風撫過柳梢。可見光則是個頭不大不小的粒子，照射物體時就有很大的幾率撞到原子或是分子結構，一來二去就被物體吸收掉了。

再來回答玻璃，玻璃由於其特殊的晶格結構，使得大部分可見光都透過了它，但它對能量更高的紫外線吸收率就很高。參考資料：為什麼玻璃能透光? 鏡子同理咯

順便補充一點，不同的物體對於不同的電磁波透過率是不同的，人們可以利用不同波長電磁波的性質，採用各種相應構造的物體對它們進行屏蔽。例如高能射線通常可以用原子排布非常緻密的材質（比如說鉛板）來屏蔽。而低能的無線電波，則可以通過全封閉的金屬網格包起來屏蔽信號。這就像抓老鼠和抓大象要用不同工具一個道理。

其實電磁波的傳播比您想像的情況多一些。

1.真空。

電磁波的傳播不會受到影響，以絕對的光速傳播。c=3*10^8 米每秒。這個可以通過麥克斯韋方程組變形出的波方乘算出來。

2.非金屬介質。比如玻璃、牆、鑽石，等等一般常見不導電的材料。

這種情況下，電磁波，或者更一般來說，電場、磁場都會受到物體本身的性質而發生變化。這個東西就叫做物質的電極化率，以及磁化率。具有電極化率和磁極化率的材料在外界電場的影響下會產生自身的電磁場，所以不難想像，光或者電磁波這個外界磁場會收到影響。雖然說極化率是個物體的性質，但是這個性質是跟外加電場的頻率（也就是光或電磁波的頻率）相關的，而這個性質又能去或多或少決定是否吸收，吸收頻率多少的電磁波。比如一般的玻璃是會反射掉紫外光的。

還有一個影響因素就是光的極化，不同極化方式的光，透過材料的折射和反射率是不一樣的。所以才有偏振光鏡片。

另外，在特定角度下，光在透過（玻璃）時會發生全反射，也就是說，基本所有的光都被反射掉，只剩一點點光留在玻璃里，基本透不過去。應用的例子就是光纖，這個稍微複雜點。

3.導體。

一般的導體里有大量的自由電子，所有可以在外加電場下產生定向移動，這個也是影響光傳播的因素。

一般來說要看一個金屬能透過頻率多少的光，要比較光的頻率和金屬中的等離子頻率。如果光的頻率大於等離子頻率，那麼就能穿過，小於則全部被反射。而金屬的等離子頻率一般都在紫外線頻率範圍，所有可見光，紅外線，微波，無線電波都被反射出去，無法穿透，所以，金屬在我們看來是不透明的，不鏽鋼碗裝的菜不能放微波爐加熱

鏡子的話應該是在玻璃上鍍了一層膜，至少能反射可見光，但是其他波長的光我們看不到，所以不知道反射沒有

「一般物體」這個既能包羅萬象又能自動排除特例的概念很好啊………

題主是不是想問，為什麼「一般物體」是不透明的？

因為大部分材料能大比例透過的光譜都很有限。如果從「一般物體」採樣，讓它們都所重合的穿透頻率基本找不到，更何況人眼的可見光譜又那麼窄。

——

有很多動物能看見人眼可見光之外的光譜，而那會帶來辨識物體的優勢。

試想眼睛能接收穿透性更強的頻段，它能穿透大部分「一般物體」，那用這眼睛會看到一大堆冗餘的光線，而這對眼睛的辨識功能並沒有幫助。

說玻璃透光，潛意識是說玻璃對可見光透明。比如說x光，也是一種電磁波，肉對這種電磁透明，骨頭不透明。

你說的鏡子反射電磁波，但能被我們眼鏡探測到的也只是可見光部分。

透波材料，吸波材料，屏蔽材料

不同的材料對電磁波有不同的響應

取決於其電子結構