Why is glass transparent? - Mark Miodownik

Waarom is glas doorzichtig? - Mark Miodownik

Vertaald door: Valérie Boor Nagekeken door: Els De Keyser

Take a look out your window,

Kijk eens uit je raam,

put on your glasses if you wear them.

zet je bril op als je die draagt.

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

Misschien wil je zelfs een verrekijker

or a magnifying lens.

of een vergrootglas.

Now, what do you see?

Wat zie je dan?

Well, whatever it is,

Wat je ook ziet,

it's not the multiple layers of glass

het zijn niet de al die lagen glas

right in front of you.

voor je neus.

But have you ever wondered

Maar heb je je ooit afgevraagd

how something so solid can be so invisible?

hoe iets dat zo stevig is zo onzichtbaar kan zijn?

To understand that,

Om dat te begrijpen,

we have to understand what glass actually is,

moeten we begrijpen wat glas eigenlijk is

and where it comes from.

en waar het vandaan komt.

It all begins in the Earth's crust,

Het begint in de aardkorst,

where the two most common elements are

waar de meest voorkomende elementen

silicon and oxygen.

silicium en zuurstof zijn.

These react together to form silicon dioxide,

Deze reageren met elkaar en vormen siliciumdioxide,

whose molecules arrange themselves

waarvan de moleculen zichzelf

into a regular crystalline form known as quartz.

in een regelmatige kristallijne vorm schikken die we kwarts noemen.

Quartz is commonly found in sand,

Kwarts wordt veel gevonden in zand.

De meeste zandkorrels zijn kwarts.

where it often makes up most of the grains

Kwarts is het hoofdbestanddeel van de meeste soorten glas.

and is the main ingredient in most type of glass.

Of course, you probably noticed that glass

Misschien heb je wel gemerkt dat glas

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

niet gemaakt is van vele kleine stukjes kwarts

and for good reason.

en met reden!

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

Alleen al omdat de randen van de rigide korrels

and smaller defects within the crystal structure

en kleinere afwijkingen binnen de kristalstructuur

reflect and disperse light that hits them.

invallend licht zouden reflecteren en verspreiden.

But when the quartz is heated high enough

Maar als het kwarts hard genoeg verhit wordt,

the extra energy makes the molecules vibrate

laat de extra energie de moleculen trillen

until they break the bonds holding them together

tot ze de verbindingen verbreken die hen samenhielden

and become a flowing liquid,

en een vloeistof worden,

the same way that ice melts into water.

net zoals ijs tot water smelt.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

Anders dan water vormt vloeibaar siliciumdioxide

does not reform into a crystal solid when it cools.

geen kristal meer als het afkoelt.

Instead, as the molecules lose energy,

In plaats daarvan zijn de moleculen, als zij energie verliezen,

they are less and less able

steeds minder in staat

to move into an ordered position,

om een geordende positie in te nemen.

and the result is what is called an amorphous solid.

Het resultaat is een zogenaamde amorfe stof:

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

een vast materiaal met de chaotische structuur van een vloeistof,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

die de moleculen vrijlaat om eventuele leegtes te vullen.

This makes the surface of glass uniform

Dat maakt het oppervlak van glas eenvormig

on a microscopic level,

op microscopisch niveau,

allowing light to strike it

waardoor licht erop kan vallen

without being scattered in different directions.

zonder in verschillende richtingen te worden verspreid.

But this still doesn't explain

Maar dat verklaart nog steeds niet

why light is able to pass through glass

waarom licht in staat is om door glas te gaan

rather than being absorbed as with most solids.

zonder te worden geabsorbeerd zoals bij de meeste stoffen.

For that, we need to go all the way down

Daarom moeten we helemaal afdalen

to the subatomic level.

tot het subatomaire niveau.

You may know that an atom consists of a nucleus

Je weet misschien dat een atoom uit een kern bestaat

with electrons orbiting around it,

met elektronen in een baan eromheen,

but you may be surprised to know

maar het verrast je misschien

that it's mostly empty space.

dat het vooral lege ruimte is.

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

Als een atoom zo groot als een stadion zou zijn,

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

dan zou de kern een erwtje op de middenstip zijn

while the electrons would be like grains of sand

terwijl de electronen zandkorrels zouden zijn

in the outer seats.

op de buitenste rijen.

That should leave plenty of space

Er is genoeg ruimte om het licht door te laten

for light to pass through

without hitting any of these particles.

zonder ook maar een deeltje te raken.

So the real question is not

Dus de echte vraag is niet

why is glass transparent,

waarom glas doorzichtig is,

but why aren't all materials transparent?

maar waarom niet alle materialen doorzichtig zijn.

The answer has to do with the different energy levels

Het antwoord heeft te maken met de verschillende energieniveaus

that electrons in an atom can have.

die elektronen in een atoom kunnen hebben.

Think of these as different rows of seats

Zie die als verschillende zitrijen

in the stadium stands.

in het stadion.

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

Een elektron heeft initieel een bepaalde rij toegewezen gekregen,

but it could jump to a better row,

maar het zou naar een betere rij kunnen springen,

if it only had the energy.

als het er de energie voor had.

As luck would have it,

Het toeval wil

dat opname van een van die lichtfotonen

absorbing one of those light photons

passing through the atom can provide

die door het atoom gaan,

just the energy the electron needs.

precies de energie geeft die het elektron nodig heeft.

But there's a catch.

Maar let op:

The energy from the photon

de energie van het foton

has to be the right amount

moet precies de juiste hoeveelheid zijn

to get an electron to the next row.

om een elektron naar de volgende rij te brengen.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

Anders zal het gewoon het foton voorbij laten gaan.

and it just so happens that in glass,

Toevallig zijn in glas

the rows are so far apart

de rijen zo ver uit elkaar

that a photon of visible light

dat een foton van zichtbaar licht

can't provide enough energy for an electron

niet genoeg energie kan geven om een elektron

to jump between them.

de sprong te laten maken.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

Fotons van ultraviolet licht, daarentegen,

give just the right amount of energy,

geven precies genoeg energie

and are absorbed,

en worden geabsorbeerd.

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

Daarom kun je niet bruin worden achter glas.

This amazing property of being both

Deze verbazingwekkende eigenschap

solid and transparent has given glass many uses

van zowel vast als doorzichtig zijn, zorgde dat glas zoveel gebruikt werd

throughout the centuries.

door de eeuwen heen.

From windows that let in light

Van ramen die licht binnenlaten

while keeping out the elements,

terwijl ze de elementen buiten hielden,

to lenses that allow us to see both

tot lenzen die ons zowel

the vast worlds beyond our planet,

alle werelden voorbij onze planeet

and the tiny ones right around us.

als de allerkleinste direct rondom ons laten zien.

It is hard to imagine

Het is moeilijk je een moderne beschaving zonder glas voor te stellen.

modern civilization without glass.

And yet for such an important material

En toch, voor zulk belangrijk materiaal

we rarely think about glass and its impact.

denken we maar weinig aan glas en de impact ervan.

It is precisely because the most important

Juist omdat de belangrijkste

and useful quality of glass is

en bruikbaarste eigenschap van glas is

being featureless and invisible

dat het vormloos en onzichtbaar is,

that we often forget that it's even there.

vergeten we vaak dat het er is.