Why is glass transparent? - Mark Miodownik

Pourquoi le verre est-il transparent ? - Mark Miodownik

Traducteur: Nhu PHAM Relecteur: Ghislaine Peyrano

Take a look out your window,

Jetez un coup d'œil par la fenêtre,

put on your glasses if you wear them.

Mettez vos lunettes si vous en avez.

You might want to grab a pair of binoculars, too,

Vous voulez peut-être aussi prendre des jumelles

or a magnifying lens.

ou une loupe.

Now, what do you see?

Que voyez-vous ?

Well, whatever it is,

Eh bien, peu importe ce que c'est,

it's not the multiple layers of glass

ce ne sont pas les multiples couches de verre

right in front of you.

juste en face de vous.

But have you ever wondered

Mais vous êtes-vous déjà demandé

how something so solid can be so invisible?

comment une chose aussi solide

pouvait être si invisible ?

To understand that,

Pour le comprendre,

we have to understand what glass actually is,

nous devons nous interroger sur la composition du verre,

and where it comes from.

et sur sa provenance.

It all begins in the Earth's crust,

Tout commence dans la croûte terrestre,

where the two most common elements are

où les deux éléments les plus communs

silicon and oxygen.

sont le silicium et l'oxygène.

These react together to form silicon dioxide,

Ces deux éléments réagissent ensemble pour former du dioxyde de silicium,

whose molecules arrange themselves

dont les molécules s'organisent

into a regular crystalline form known as quartz.

en un réseau cristallin connu sous le nom de quartz.

Quartz is commonly found in sand,

Le quartz se trouve généralement dans le sable,

where it often makes up most of the grains

dont il constitue la plupart des grains

and is the main ingredient in most type of glass.

et est le principal composant de la plupart des verres.

Of course, you probably noticed that glass

Bien sûr, vous avez probablement remarqué

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

que le verre n'est pas fait de multiples petits morceaux de quartz,

and for good reason.

et pour une bonne raison.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

Les bords de ces grains rigides

and smaller defects within the crystal structure

et de défauts plus petits dans la structure cristalline

reflect and disperse light that hits them.

réfléchissent et dispersent la lumière qui les frappe.

But when the quartz is heated high enough

Mais quand le quartz est suffisamment chauffé

the extra energy makes the molecules vibrate

l'énergie supplémentaire fait vibrer les molécules

until they break the bonds holding them together

jusqu'à ce qu'elles cassent les liens qui les unissent

and become a flowing liquid,

et deviennent un liquide,

the same way that ice melts into water.

de la même façon que la glace se transforme en eau.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

Cependant, contrairement à l'eau, la silice liquide

does not reform into a crystal solid when it cools.

ne reforme pas un cristal solide en se refroidissant.

Instead, as the molecules lose energy,

À l'inverse, quand les molécules perdent de l'énergie,

they are less and less able

elles sont de moins en mois capables

to move into an ordered position,

de se mouvoir pour s'organiser,

and the result is what is called an amorphous solid.

et le résultat est ce qu'on appelle un solide amorphe.

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

Une substance solide avec la structure chaotique d'un liquide,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

qui permet aux molécules de remplir librement tout interstice.

This makes the surface of glass uniform

Cela rend la surface du verre uniforme

on a microscopic level,

à un niveau microscopique,

allowing light to strike it

permettant à la lumière de la frapper

without being scattered in different directions.

sans être dispersée dans différentes directions.

But this still doesn't explain

Mais ça n'explique toujours pas

why light is able to pass through glass

pourquoi la lumière est capable de traverser le verre

rather than being absorbed as with most solids.

au lieu d'être absorbée comme la plupart des solides.

For that, we need to go all the way down

Pour ça, nous devons aller en profondeur,

to the subatomic level.

à l'échelle subatomique.

You may know that an atom consists of a nucleus

Vous savez peut-être qu'un atome est composé

with electrons orbiting around it,

d'un noyau autour duquel gravitent des électrons,

but you may be surprised to know

mais vous serez peut-être surpris d'apprendre

that it's mostly empty space.

que c'est essentiellement de l'espace vide.

In fact, if an atom were the size of a sports stadium,

En fait, si un atome faisait la taille d'un terrain de sport,

the nucleus would be like a single pea in the center,

le noyau serait comme un petit pois au centre,

while the electrons would be like grains of sand

et les électrons seraient comme des grains de sable

in the outer seats.

tout autour des gradins.

That should leave plenty of space

Ça devrait laisser beaucoup de place

for light to pass through

pour que la lumière

without hitting any of these particles.

passe sans heurter la moindre particule.

So the real question is not

Donc la vraie question n'est pas

why is glass transparent,

pourquoi le verre est transparent,

but why aren't all materials transparent?

mais pourquoi tous les matériaux ne le sont pas ?

The answer has to do with the different energy levels

La réponse a un rapport avec les différents niveaux d'énergie

that electrons in an atom can have.

que les électrons d'un atome peuvent avoir.

Think of these as different rows of seats

Pensez à ces niveaux d'énergie comme à des rangées de sièges

in the stadium stands.

dans les gradins d'un stade.

An electron is initially assigned to sit in a certain row,

Un électron a initialement une place attitrée dans une certaine rangée,

but it could jump to a better row,

mais il pourrait avoir une meilleure place,

if it only had the energy.

s'il obtenait l'énergie nécessaire.

As luck would have it,

Par chance,

absorbing one of those light photons

absorber un de ces photons de lumière

passing through the atom can provide

passant à travers l'atome peut donner

just the energy the electron needs.

exactement l'énergie dont l'électron a besoin.

But there's a catch.

Mais il y a un détail qui cloche.

The energy from the photon

Le photon doit procurer

has to be the right amount

exactement la bonne quantité d'énergie

to get an electron to the next row.

pour faire passer l'électron à la rangée suivante.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

Autrement, il laissera simplement passer le photon,

and it just so happens that in glass,

et c'est justement ce qui se produit dans le verre,

the rows are so far apart

les rangs sont si espacés les uns des autres

that a photon of visible light

qu'un photon de lumière visible

can't provide enough energy for an electron

ne peut pas fournir l'énergie suffisante à un électron

to jump between them.

pour sauter entre eux.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

Les photons de lumière ultraviolette, d'autre part,

give just the right amount of energy,

donnent exactement la bonne quantité d'énergie,

and are absorbed,

et sont absorbés,

which is why you can't get a suntan through glass.

ce qui explique pourquoi vous ne bronzez pas à travers le verre.

This amazing property of being both

Cette propriété incroyable d'être à la fois

solid and transparent has given glass many uses

solide et transparent a permis une utilisation multiple du verre

throughout the centuries.

à travers les siècles.

From windows that let in light

Des fenêtres qui laissent entrer la lumière

while keeping out the elements,

tout en offrant une protection contre les éléments

to lenses that allow us to see both

aux lentilles qui nous permettent de voir non seulement

the vast worlds beyond our planet,

les vastes mondes au-delà de notre planète,

and the tiny ones right around us.

mais aussi les minuscules particules tout autour de nous.

It is hard to imagine

Il est difficile d'imaginer

modern civilization without glass.

la civilisation moderne sans verre.

And yet for such an important material

Pourtant, pour un matériau si important,

we rarely think about glass and its impact.

nous pensons rarement au verre et à son impact.

It is precisely because the most important

Et c'est précisément parce que la qualité la plus importante

and useful quality of glass is

et la plus utile du verre est

being featureless and invisible

d'être lisse et invisible

that we often forget that it's even there.

que nous oublions souvent qu'il est là.