Why is glass transparent? - Mark Miodownik

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

Take a look out your window,

תביטו מחוץ לחלון,

put on your glasses if you wear them.

שימו את המשקפיים אם יש לכם.

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

אתם אולי תרצו לקחת משקפת גם,

or a magnifying lens.

או זכוכית מגדלת.

Now, what do you see?

עכשיו, מה אתם רואים?

Well, whatever it is,

ובכן, מה שזה לא יהיה,

it's not the multiple layers of glass

זה לא השכבות של הזכוכית

right in front of you.

ממש מולכם.

But have you ever wondered

אבל האם אי פעם תהיתם

how something so solid can be so invisible?

איך משהו כל כך קשיח יכול להיות כל כך בלתי נראה?

To understand that,

כדי להבין את זה,

we have to understand what glass actually is,

אנחנו צריכים להבין מה זה בעצם זכוכית,

and where it comes from.

ומאיפה היא מגיעה.

It all begins in the Earth's crust,

הכל מתחיל בקרום כדור הארץ,

where the two most common elements are

שם שני היסודות הכי נפוצים הם

silicon and oxygen.

סיליקון וחמצן.

These react together to form silicon dioxide,

אלה מגיבים יחד כדי ליצור תחמוצת סיליקון,

whose molecules arrange themselves

שהמולקולות שלה מסדרות את עצמן

into a regular crystalline form known as quartz.

לצורה גבישית מסודרת שידועה כקווארץ.

Quartz is commonly found in sand,

קווארץ נפוץ בחול,

where it often makes up most of the grains

שם הוא יוצר את רוב הגרגרים

and is the main ingredient in most type of glass.

והוא המרכיב העיקרי ברוב סוגי הזכוכית.

Of course, you probably noticed that glass

כמובן, אתם בוודאי הבחנתם שזכוכית

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

לא עשוייה בהרבה גרגרים של קווארץ,

and for good reason.

ומסיבה טובה.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

ראשית, הקצוות של הגרגרים המשוננים

and smaller defects within the crystal structure

ופגמים קטנים יותר בתוך מבנה הגבישים

reflect and disperse light that hits them.

משקפים ומפזרים אור שפוגע בהם.

But when the quartz is heated high enough

אבל כשהקווארץ מחומם לטמפרטורות גבוהות מספיק

the extra energy makes the molecules vibrate

האנרגיה הנוספת גורמת למולקולות לרטוט

until they break the bonds holding them together

עד שהן שוברות את הקשרים שמחזיקים אותן יחד

and become a flowing liquid,

והופכות לנוזל,

the same way that ice melts into water.

באותה הצורה שקרח נמס למים.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

בניגוד למים, דו תחמוצת הסיליקון הנוזלית

does not reform into a crystal solid when it cools.

לא חוזרת לגביש נוזלי כשמקררים אותה.

Instead, as the molecules lose energy,

במקום, כשהמולקולות מאבדות אנרגיה,

they are less and less able

הן מסוגלות פחות ופחות

to move into an ordered position,

לנוע למיקום מסודר,

and the result is what is called an amorphous solid.

והתוצאה היא מה שאנחנו קוראים לו מוצק אמורפי.

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

חומר מוצק עם מבנה כאוטי של נוזל,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

מה שמאפשר למולקולות למלא בחופשיות את הרווחים.

This makes the surface of glass uniform

זה הופך את פני השטח של הזכוכית לאחידים

on a microscopic level,

ברמה מקרוסקופית,

allowing light to strike it

מה שמאפשר לאור לפגוע בה

without being scattered in different directions.

בלי להיות מפוזר בכיוונים שונים.

But this still doesn't explain

אבל זה עדיין לא מסביר

why light is able to pass through glass

למה אור מסוגל לעבור דרך זכוכית

rather than being absorbed as with most solids.

במקום להספג כמו ברוב המוצקים.

For that, we need to go all the way down

לשם כך, אנחנו צריכים ללכת עד הסוף למטה

to the subatomic level.

לרמה התת אטומית.

You may know that an atom consists of a nucleus

אתם אולי יודעים שאטום מכיל גלעין

with electrons orbiting around it,

עם אלקטרונים שמקיפים מסביב,

but you may be surprised to know

אבל אתם אולי תופתעו לדעת

that it's mostly empty space.

שהוא בעיקר חלל ריק.

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

למעשה, אם אטום היה בגודל של אצטדיון ספורט,

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

הגלעין היה כמו אפון יחיד במרכז,

while the electrons would be like grains of sand

בעוד האלקטרונים היו כמו גרגירי חול

in the outer seats.

בכיסאות החיצוניים.

That should leave plenty of space

זה צריך להשאיר מספיק מקום

for light to pass through

לאור לעבור

without hitting any of these particles.

בלי לפגוע בכל החלקיקים האלה.

So the real question is not

אז השאלה האמיתית היא לא

why is glass transparent,

למה זכוכית היא שקופה,

but why aren't all materials transparent?

אלא למה לא כל החומרים שקופים?

The answer has to do with the different energy levels

התשובה נוגעת להבדלים ברמות אנרגיה

that electrons in an atom can have.

שיכולות להיות לאלקטרונים באטום.

Think of these as different rows of seats

חשבו על אלה כמו שורות שונות של כיסאות

in the stadium stands.

ביציע של איצטדיון.

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

אלקטון משוייך לישיבה בשורה מסויימת,

but it could jump to a better row,

אבל הוא יכול לקפוץ לשורה טובה יותר,

if it only had the energy.

אם רק היתה לו את האנרגיה.

As luck would have it,

אבל כמו שסידר המזל,

absorbing one of those light photons

ספיגת אחד מהפוטונים האלה

passing through the atom can provide

שעוברים דרך האטום יכולה לספק

just the energy the electron needs.

בדיוק את האנרגיה שהאלקטרון צריך.

But there's a catch.

אבל יש קטץ'.

The energy from the photon

האנרגיה מהפוטון

has to be the right amount

חייבת להיות בכמות המתאימה

to get an electron to the next row.

כדי להעביר את האלקטרון לשורה הבאה.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

אחרת, הוא יתן לפוטון פשוט לעבור,

and it just so happens that in glass,

וזה פשוט מקרה שבזכוכית,

the rows are so far apart

השורות כל כך רחוקות

that a photon of visible light

שפוטון של אור נראה

can't provide enough energy for an electron

לא יכול לספק מספיק אנרגיה לאלקטרון

to jump between them.

כדי לקפוץ בינהן.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

פוטונים מאור אולטרה סגול, מצד שני,

give just the right amount of energy,

נותנים בדיוק את הכמות המתאימה של אנרגיה,

and are absorbed,

ונספגים,

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

לכן אתם לא יכולים להשתזף דרך זכוכית.

This amazing property of being both

התכונה המדהימה הזו של להיות גם

solid and transparent has given glass many uses

מוצקה וגם שקופה נתנה לזכוכית הרבה שימושים

throughout the centuries.

במשך השנים.

From windows that let in light

מחלונות שנותנים לאור להכנס

while keeping out the elements,

בעוד הם שומרים על האלמנטים בחוץ,

to lenses that allow us to see both

לעדשות שמאפשרות לנו לראות גם

the vast worlds beyond our planet,

את העולמות הנרחבים מעבר לפלנטה שלנו,

and the tiny ones right around us.

וגם את זעירים סביבנו.

It is hard to imagine

זה קשה לדמיין

modern civilization without glass.

ציביליזציה מודרנית בלי זכוכית.

And yet for such an important material

ועדיין לחומר כל כך חשוב

we rarely think about glass and its impact.

אנחנו חושבים על זכוכית וההשפעה שלה רק לעיתים רחוקות.

It is precisely because the most important

זה בדיוק בגלל שהתכונה הכי חשובה

and useful quality of glass is

ומועילה של זכוכית היא

being featureless and invisible

להיות נטולת מאפיינים ובלתי נראית

that we often forget that it's even there.

שגורמת לנו לשכוח שהיא אפילו שם.