Why is glass transparent? - Mark Miodownik

Perché il vetro è trasparente? - Mark Miodownik

Traduttore: Azzurra Selvaggia Magrin Revisore: Elena Montrasio

Take a look out your window,

Date un'occhiata fuori dalla finestra,

put on your glasses if you wear them.

mettetevi gli occhiali, se li portate.

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

Potreste voler prendere anche un binocolo

or a magnifying lens.

o una lente di ingrandimento.

Now, what do you see?

Ora, che cosa vedete?

Well, whatever it is,

Beh, qualunque cosa sia,

it's not the multiple layers of glass

non sono i molteplici strati di vetro

right in front of you.

proprio di fronte a voi.

But have you ever wondered

Ma vi siete mai chiesti

how something so solid can be so invisible?

come qualcosa di così solido possa essere tanto invisibile?

To understand that,

Per capirlo,

we have to understand what glass actually is,

dobbiamo capire che cosa sia effettivamente il vetro

and where it comes from.

e da dove derivi.

It all begins in the Earth's crust,

Inizia tutto nella crosta terreste,

where the two most common elements are

dove i due elementi più comuni sono

silicon and oxygen.

il silicio e l'ossigeno.

These react together to form silicon dioxide,

Questi reagiscono insieme formando il biossido di silicio,

whose molecules arrange themselves

le cui molecole si dispongono

into a regular crystalline form known as quartz.

in una forma cristallina regolare conosciuta come quarzo.

Quartz is commonly found in sand,

Il quarzo si trova comunemente nella sabbia,

where it often makes up most of the grains

di cui compone spesso la maggior parte dei granelli

and is the main ingredient in most type of glass.

ed è il principale ingrediente di molti tipi di vetro.

Of course, you probably noticed that glass

Certamente, avrete notato che il vetro

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

non è costituito da molteplici piccoli pezzetti di quarzo

and for good reason.

e per una buona ragione.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

Innanzitutto, i margini dei granelli formati in maniera rigorosa

and smaller defects within the crystal structure

e i più piccoli difetti all'interno della struttura cristallina

reflect and disperse light that hits them.

riflettono e disperdono la luce che li colpisce.

But when the quartz is heated high enough

Ma, quando il quarzo è riscaldato abbastanza,

the extra energy makes the molecules vibrate

l'energia in eccesso fa vibrare le molecole

until they break the bonds holding them together

fino a spezzare i legami che le tengono insieme

and become a flowing liquid,

e diventando un liquido fluido,

the same way that ice melts into water.

nello stesso modo in cui il ghiaccio si scioglie in acqua.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

Ma, a differenza dell'acqua, il biossido di silicio liquido,

does not reform into a crystal solid when it cools.

quando si raffredda, non si ricompone in un cristallo solido.

Instead, as the molecules lose energy,

Invece, più le molecole perdono energia,

they are less and less able

meno sono capaci

to move into an ordered position,

di disporsi in una posizione ordinata

and the result is what is called an amorphous solid.

e il risultato è ciò che viene chiamato un solido amorfo.

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

Un materiale solido, con la struttura caotica di un liquido,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

che permette alle molecole di riempire liberamente ogni spazio vuoto.

This makes the surface of glass uniform

Questo rende uniforme la superficie del vetro

on a microscopic level,

ad un livello microscopico,

allowing light to strike it

permettendo alla luce di colpirla

without being scattered in different directions.

senza essere riflessa in direzioni differenti.

But this still doesn't explain

Ma questo non spiega ancora

why light is able to pass through glass

perché la luce sia capace di passare attraverso il vetro

rather than being absorbed as with most solids.

invece di essere assorbita, come avviene con la maggior parte dei solidi.

For that, we need to go all the way down

Per questo, dobbiamo scendere

to the subatomic level.

fino al livello subatomico.

You may know that an atom consists of a nucleus

Potreste sapere che un atomo consiste di un nucleo

with electrons orbiting around it,

con elettroni che orbitano attorno ad esso,

but you may be surprised to know

ma potreste rimanere sorpresi nel sapere

that it's mostly empty space.

che, per la maggior parte, è uno spazio vuoto.

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

Infatti, se un atomo avesse le dimensioni di uno stadio,

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

il nucleo sarebbe come un singolo pisello posto al centro,

while the electrons would be like grains of sand

mentre gli elettroni sarebbero come granelli di sabbia

in the outer seats.

nelle gradinate esterne.

That should leave plenty of space

Questo dovrebbe lasciare molto spazio

for light to pass through

affinché la luce possa passare

without hitting any of these particles.

senza colpire alcuna di queste particelle.

So the real question is not

Quindi la domanda reale non è:

why is glass transparent,

"Perché il vetro è trasparente",

but why aren't all materials transparent?

ma: "Perché i materiali non sono tutti trasparenti?"

The answer has to do with the different energy levels

La risposta ha a che fare con i diversi livelli energetici

that electrons in an atom can have.

che gli elettroni di un atomo possono avere.

Think of these as different rows of seats

Pensate a questi come a diverse file di sedie

in the stadium stands.

nelle gradinate di uno stadio.

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

Un elettrone è assegnato inizialmente ad una certa fila

but it could jump to a better row,

ma potrebbe saltare in una fila migliore,

if it only had the energy.

se solo ne avesse l'energia.

As luck would have it,

Fortuna vuole

absorbing one of those light photons

che l'assorbimento di uno di quei leggeri fotoni,

passing through the atom can provide

che passano attraverso l'atomo, può fornire

just the energy the electron needs.

l'energia che serve all'elettrone.

But there's a catch.

Ma c'è un inghippo.

The energy from the photon

L'energia derivante dal fotone

has to be the right amount

dev'essere nella giusta quantità

to get an electron to the next row.

per far sì che l'elettrone salti alla fila successiva.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

Altrimenti, lascerebbe solamente passare il fotone

and it just so happens that in glass,

ed è proprio questo che avviene nel vetro:

the rows are so far apart

le file sono così distanti l'una dall'altra

that a photon of visible light

che un fotone di luce visibile

can't provide enough energy for an electron

non può fornire abbastanza energia affinché l'elettrone

to jump between them.

passi da una fila all'altra.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

I fotoni che derivano da luce ultravioletta, invece,

give just the right amount of energy,

forniscono esattamente la giusta quantità di energia

and are absorbed,

e quindi sono assorbiti,

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

ed è per questo che non è possibile abbronzarsi attraverso un vetro.

This amazing property of being both

Questa incredibile proprietà di essere

solid and transparent has given glass many uses

sia solido che trasparente ha dato al vetro molti usi

throughout the centuries.

attraverso i secoli.

From windows that let in light

Dalle finestre che lasciano entrare la luce

while keeping out the elements,

lasciando fuori gli altri elementi,

to lenses that allow us to see both

a lenti che ci permettono di vedere

the vast worlds beyond our planet,

sia il vasto mondo che si trova al di là del nostro pianeta,

and the tiny ones right around us.

sia le cose più piccole che ci circondano.

It is hard to imagine

È difficile immaginare

modern civilization without glass.

la civiltà moderna senza il vetro.

And yet for such an important material

Eppure, per un materiale così importante,

we rarely think about glass and its impact.

pensiamo raramente al vetro e al suo impatto.

It is precisely because the most important

Ed è proprio perché la qualità

and useful quality of glass is

più importante e utile del vetro

being featureless and invisible

è non avere tratti distintivi ed essere invisibile

that we often forget that it's even there.

che spesso ci dimentichiamo che esiste.