Why is glass transparent? - Mark Miodownik

Por que o vidro é transparente? - Mark Miodownik

Tradutor: Leonardo Leidens Revisor: Amabile Oliveira

Take a look out your window,

Olhe para fora pela sua janela,

put on your glasses if you wear them.

coloque seus óculos, se você os usa.

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

Você pode querer segurar um binóculo, também,

or a magnifying lens.

ou lentes de aumento.

Now, what do you see?

Agora, o que você vê?

Well, whatever it is,

Bem, o que quer que seja,

it's not the multiple layers of glass

não são múltiplas camadas de vidro

right in front of you.

na sua frente.

But have you ever wondered

Mas você já se perguntou

how something so solid can be so invisible?

como algo tão sólido pode ser tão invisível?

To understand that,

Para entender isso,

we have to understand what glass actually is,

temos que entender o que o vidro realmente é

and where it comes from.

e de onde ele vem.

It all begins in the Earth's crust,

Tudo começa na crosta terrestre,

where the two most common elements are

onde os elementos mais comuns são

silicon and oxygen.

o silício e o oxigênio.

These react together to form silicon dioxide,

Eles reagem para formar dióxido de silício,

whose molecules arrange themselves

cujas moléculas se arranjam

into a regular crystalline form known as quartz.

em formas regulares cristalinas conhecidas como quartzo.

Quartz is commonly found in sand,

O quartzo é geralmente encontrado na areia,

where it often makes up most of the grains

onde ele, frequentemente, é a maior parte dos grãos

and is the main ingredient in most type of glass.

e é o principal ingrediente da maioria dos tipos de vidro.

Of course, you probably noticed that glass

Obviamente, você já percebeu que o vidro

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

não é feito de múltiplos pedacinhos de quartzo,

and for good reason.

e por uma boa razão.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

Por uma razão, as bordas dos grãos rigidamente formados

and smaller defects within the crystal structure

e pequenos defeitos da estrutura cristalina

reflect and disperse light that hits them.

refletem e dispersam a luz que os toca.

But when the quartz is heated high enough

Mas quando o quartzo é suficientemente aquecido,

the extra energy makes the molecules vibrate

a energia extra faz com que as moléculas vibrem

until they break the bonds holding them together

até quebrarem as ligações que as une

and become a flowing liquid,

e tornarem-se um líquido,

the same way that ice melts into water.

da mesma maneira que o gelo derrete-se e se torna água.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

Diferentemente da água, entretanto, o dióxido de silício líquido

does not reform into a crystal solid when it cools.

não se rearranja em cristais sólidos quando esfria.

Instead, as the molecules lose energy,

Em vez disso, enquanto as moléculas perdem energia,

they are less and less able

elas ficam menos e menos capazes

to move into an ordered position,

de se mover para posições ordenadas,

and the result is what is called an amorphous solid.

e o resultado é o que chamamos de sólido amorfo,

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

um material sólido com a estrutura caótica de um líquido,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

o que permite que as moléculas livremente preencham qualquer lacuna.

This makes the surface of glass uniform

Isso torna a superfície do vidro uniforme

on a microscopic level,

em nível microscópico,

allowing light to strike it

permitindo que a luz passe

without being scattered in different directions.

sem ser dispersada em diferentes direções.

But this still doesn't explain

Mas isso ainda não explica

why light is able to pass through glass

por que a luz é capaz de atravessar o vidro,

rather than being absorbed as with most solids.

em vez de ser absorvida como na maioria dos sólidos.

For that, we need to go all the way down

Para isso, nós precisamos ir até

to the subatomic level.

o nível subatômico.

You may know that an atom consists of a nucleus

Você deve saber que um átomo consiste em um núcleo

with electrons orbiting around it,

com elétrons que orbitam ao redor dele,

but you may be surprised to know

mas pode ficar surpreso ao saber

that it's mostly empty space.

que é, principalmente, espaço vazio.

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

De fato, se um átomo fosse do tamanho de um campo de esportes,

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

o núcleo seria como uma única ervilha no centro,

while the electrons would be like grains of sand

enquanto os elétrons seriam como grãos de areia

in the outer seats.

nas arquibancadas.

That should leave plenty of space

Isso deve deixar muito espaço

for light to pass through

para a luz atravessar,

without hitting any of these particles.

sem colidir com qualquer uma dessas partículas.

So the real question is not

Então, a pergunta real não é

why is glass transparent,

por que o vidro é transparente,

but why aren't all materials transparent?

mas por que todos os materiais não são transparentes?

The answer has to do with the different energy levels

A resposta parte dos diferentes níveis de energia

that electrons in an atom can have.

que os elétrons de um átomo podem ter.

Think of these as different rows of seats

Pense neles como diferentes fileiras de lugares

in the stadium stands.

nas arquibancadas do estádio.

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

Um elétron é inicialmente designado a sentar em uma fileira determinada,

but it could jump to a better row,

mas ele pode pular para uma melhor

if it only had the energy.

caso tenha a energia.

As luck would have it,

Como ele tem sorte,

absorbing one of those light photons

absorver um dos fótons de luz

passing through the atom can provide

que atravessam o átomo pode prover

just the energy the electron needs.

a energia de que o elétron precisa.

But there's a catch.

Mas há um problema.

The energy from the photon

A energia absorvida do fóton

has to be the right amount

deve estar na quantidade certa

to get an electron to the next row.

para pôr o elétron na próxima fileira.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

Caso contrário, o fóton apenas passará pelo átomo,

and it just so happens that in glass,

e é isso o que acontece no vidro.

the rows are so far apart

As fileiras são tão distantes,

that a photon of visible light

que um fóton de luz visível

can't provide enough energy for an electron

não pode prover a energia necessária para um elétron

to jump between them.

pular entre elas.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

Fótons de luz ultravioleta, entretanto,

give just the right amount of energy,

dão a medida certa de energia,

and are absorbed,

e são absorvidos,

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

e é por isso que você não pode pegar um bronzeado através do vidro.

This amazing property of being both

Essa incrível propriedade de ser ao mesmo tempo

solid and transparent has given glass many uses

sólido e transparente tem dado ao vidro muitas utilidades

throughout the centuries.

através dos séculos.

From windows that let in light

De janelas que permitem a entrada de luz

while keeping out the elements,

enquanto mantêm fora outros elementos,

to lenses that allow us to see both

até lentes que nos permitem ver tanto

the vast worlds beyond our planet,

os vastos mundos fora do nosso planeta,

and the tiny ones right around us.

quanto os pequenos ao nosso redor.

It is hard to imagine

É difícil imaginar

modern civilization without glass.

as civilizações modernas sem o vidro.

And yet for such an important material

E ainda, sendo um material tão importante,

we rarely think about glass and its impact.

nós raramente pensamos sobre o vidro e seu impacto.

It is precisely because the most important

É precisamente porque a mais importante

and useful quality of glass is

e útil qualidade do vidro é

being featureless and invisible

ser inexpressivo e invisível,

that we often forget that it's even there.

a ponto de, muitas vezes, até esquecermos que ele está lá.