Why is glass transparent? - Mark Miodownik

유리는 왜 투명한가? - 마크 미오도우니크 (Mark Miodownik)

번역: Park sihoo 검토: Ji Yun Shin

Take a look out your window,

안경을 쓰신다면 쓰시고

put on your glasses if you wear them.

창밖을 보세요.

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

어쩌면 쌍안경이나 돋보기를

or a magnifying lens.

쓰고 싶어지실지도 모르겠습니다.

Now, what do you see?

이제 뭐가 보이시나요?

Well, whatever it is,

글쎄요, 무엇이 보이든지

it's not the multiple layers of glass

여러분 바로 앞에 있는 것이

right in front of you.

여러 겹의 유리는 아닐 겁니다.

But have you ever wondered

하지만 여러분은 어떻게 그렇게 단단한 물질이

how something so solid can be so invisible?

보이지 않는지 생각해본 적이 있으신가요?

To understand that,

그걸 이해하려면,

we have to understand what glass actually is,

우리는 실제로 유리가 무엇이며

and where it comes from.

무엇으로부터 나오는지 알아야 합니다.

It all begins in the Earth's crust,

이 모든 것들은 지구의 최외곽인 지각에서

where the two most common elements are

가장 일반적인 물질인 실리콘과

silicon and oxygen.

산소에서 시작됩니다.

These react together to form silicon dioxide,

이것들은 함께 반응하여 이산화규소를 형성하는데

whose molecules arrange themselves

이산화규소의 분자들은 석영으로 잘 알려진

into a regular crystalline form known as quartz.

규칙적인 수정의 형태로 스스로를 배열합니다.

Quartz is commonly found in sand,

석영은 일반적으로 곡식들의

where it often makes up most of the grains

대부분을 만들어내는 모래에서 찾을 수 있으며

and is the main ingredient in most type of glass.

대부분의 유리 종류에 주요 재료입니다.

Of course, you probably noticed that glass

물론 아마 여러분은 아마 유리가

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

아주 작은 석영 조각들로 만들어지지 않았다는 것을 아실 겁니다.

and for good reason.

그럴만한 이유가 있죠.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

그 하나는 단단한 형태를 띠고 있는 석영 알갱이의 가장자리와

and smaller defects within the crystal structure

수정 구조의 내부의 작은 결점들이

reflect and disperse light that hits them.

알갱이에 비춰지는 빛을 반사하거나 흩어놓는다는 것입니다.

But when the quartz is heated high enough

하지만 석영이 충분히 높은 온도로 가열되면

the extra energy makes the molecules vibrate

그 에너지로 인하여 분자들은

until they break the bonds holding them together

결합이 부서질 때까지 진동하면서

and become a flowing liquid,

결국 흐르는 액체가 될 것입니다.

the same way that ice melts into water.

얼음 또한 같은 방식으로 물에 녹죠.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

하지만 물과 다르게, 액체 이산화규소는

does not reform into a crystal solid when it cools.

식어도 고체 결정체로 다시 바뀌지 않습니다.

Instead, as the molecules lose energy,

대신 에너지를 잃은 분자들이

they are less and less able

정렬된 위치로

to move into an ordered position,

점점 덜 이동하게 됩니다.

and the result is what is called an amorphous solid.

그 결과는 바로 비결정 고체라고 불리는 물질입니다.

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

복잡한 액상 구조를 지닌 이 고체 물질은

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

어느 공간이든 자유롭게 채울 수 있는 분자로 되어 있습니다.

This makes the surface of glass uniform

이것이 미세한 수준으로

on a microscopic level,

유리 표면을 균일하게 만들고,

allowing light to strike it

빛이 여러 방향으로 분산되지 않고

without being scattered in different directions.

한 곳에 집중되도록 만듭니다.

But this still doesn't explain

하지만 이것으로는 어째서 빛이 대부분의

why light is able to pass through glass

고체처럼 흡수되지 않고

rather than being absorbed as with most solids.

유리를 통과하는지에 대해서는 여전히 설명할 수 없습니다.

For that, we need to go all the way down

그렇게 때문에 우린 원자보다 작은

to the subatomic level.

아원자 수준까지 내려가야 합니다.

You may know that an atom consists of a nucleus

어쩌면 여러분은 원자가 핵과 그 주위를 맴도는 전자로

with electrons orbiting around it,

구성되어 있다는 것을 알고 계시겠죠.

but you may be surprised to know

하지만 원자가 거의 빈 공간이라는

that it's mostly empty space.

사실을 알면 놀라실 겁니다.

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

사실, 만약 원자가 스포츠 경기장만한 크기라면

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

핵은 가운데 놓인 완두콩 정도의 크기입니다.

while the electrons would be like grains of sand

전자는 가장자리에 있는

in the outer seats.

모래 알갱이들 정도 크기고요.

That should leave plenty of space

따라서 원자는 빛이

for light to pass through

어떤 입자도 건드리지 않고 관통하기에

without hitting any of these particles.

충분한 공간을 가지고 있습니다.

So the real question is not

그러므로 진짜 질문은

why is glass transparent,

왜 유리가 투명할까가 아니라

but why aren't all materials transparent?

왜 모든 물질은 투명하지 않을까 입니다.

The answer has to do with the different energy levels

답은 원자 내부의 전자가 가질 수 있는

that electrons in an atom can have.

에너지 수준의 차이와 관련이 있습니다.

Think of these as different rows of seats

이것들을 경기장 안에 있는 여러 줄의 관중석이라고

in the stadium stands.

생각해 보시죠.

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

전자는 처음에 특정한 줄에 앉도록 배정되지만

but it could jump to a better row,

만약 전자가 에너지만 갖는다면

if it only had the energy.

더 좋은 줄로 뛸 수도 있습니다.

As luck would have it,

우연히 통과하는

absorbing one of those light photons

광자 하나라도 흡수된다면

passing through the atom can provide

원자는 전자가 원하는 에너지를

just the energy the electron needs.

제공할 수 있죠.

But there's a catch.

하지만 조건이 있습니다.

The energy from the photon

광자로부터 나온 에너지가

has to be the right amount

전자를 옆줄로 보낼 정도의

to get an electron to the next row.

적당한 양이어야 합니다.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

그렇지 않으면 광자를 그냥 흘려보내게 되는데

and it just so happens that in glass,

이것이 유리에서 벌어지는 현상과 비슷합니다.

the rows are so far apart

관중석 줄이 서로 너무 멀리 떨어져 있어서

that a photon of visible light

가시광선에서 나온 광자는

can't provide enough energy for an electron

전자가 그들 사이로 뛸만큼 충분한 에너지를

to jump between them.

제공할 수 없는 것이지요.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

반면에 자외선에서 나온 광자는

give just the right amount of energy,

적당한 양의 에너지를 제공하며

and are absorbed,

흡수됩니다.

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

이것이 바로 유리 뒤에서는 일광욕을 할 수 없는 이유입니다.

This amazing property of being both

우리는 유리가 가진

solid and transparent has given glass many uses

딱딱하고 투명한 두 가지 놀라운 속성을

throughout the centuries.

수백 년 동안 이용해왔습니다.

From windows that let in light

빛을 비추게 하면서

while keeping out the elements,

다른 요인들은 들어오지 못하게 만든 창문에서부터

to lenses that allow us to see both

지구너머 광대한 세상을 보여주고

the vast worlds beyond our planet,

우리 주변에 아주 작은 것들까지

and the tiny ones right around us.

볼 수 있도록 해준 렌즈에 이르기까지요.

It is hard to imagine

유리가 없는 현대 문명은

modern civilization without glass.

상상할 수 없습니다.

And yet for such an important material

그럼에도 그렇게 중요한 물질로써

we rarely think about glass and its impact.

유리와 유리의 효과에 대해서 우린 거의 생각해보지 않습니다.

It is precisely because the most important

그 까닭은 유리가 그곳에 있는지 조차 잊을 만큼

and useful quality of glass is

평범하고 눈에도 보이지 않는,

being featureless and invisible

유리의 가장 중요하고도

that we often forget that it's even there.

유용한 성질 때문입니다.