Why is glass transparent? - Mark Miodownik

Tradutor: Edgar Fernandes Revisora: Margarida Ferreira

Take a look out your window,

Olhem pela janela,

put on your glasses if you wear them.

ponham os óculos, se os usarem.

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

Podem querer pegar nuns binóculos, também,

or a magnifying lens.

ou numa lente de aumento.

Now, what do you see?

O que é que veem?

Well, whatever it is,

O que quer que seja,

it's not the multiple layers of glass

não são as múltiplas camadas de vidro mesmo à vossa frente.

right in front of you.

But have you ever wondered

Mas alguma vez pensaram

how something so solid can be so invisible?

como é que uma coisa tão sólida pode ser tão invisível?

To understand that,

Para compreender isso,

we have to understand what glass actually is,

temos de perceber o que é realmente o vidro

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 dois elementos mais comuns são a sílica e o oxigénio.

silicon and oxygen.

These react together to form silicon dioxide,

Estes reagem entre si para formar dióxido de sílica,

whose molecules arrange themselves

cujas moléculas se rearranjam

into a regular crystalline form known as quartz.

numa forma regular cristalina conhecida por quartzo.

Quartz is commonly found in sand,

O quartzo encontra habitualmente na areia,

where it often makes up most of the grains

onde normalmente forma a maioria dos grãos

and is the main ingredient in most type of glass.

e é o maior ingrediente na maior parte dos tipos de vidro.

Of course, you probably noticed that glass

Provavelmente, já repararam que o vidro

isn't made of multiple tiny bits of quartz,

não é feito de muitos pequenos pedaços de quartzo,

and for good reason.

e por uma boa razão.

For one thing, the edges of the rigidly formed grains

Por um lado, as arestas dos grãos rigidamente formados

and smaller defects within the crystal structure

e os defeitos mais pequenos dentro da estrutura cristalina

reflect and disperse light that hits them.

refletem e dispersam a luz que os atinge.

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 as moléculas vibrar

until they break the bonds holding them together

até que quebram as ligações que as mantêm unidas

and become a flowing liquid,

e tornam-se um líquido fluido,

the same way that ice melts into water.

do mesmo modo que o gelo se derrete na água.

Unlike water, though, liquid silicon dioxide

Ao contrário da água, contudo, o dióxido de sílica líquido

does not reform into a crystal solid when it cools.

não volta a ganhar forma de cristal quando arrefece.

Instead, as the molecules lose energy,

Em vez disso, enquanto as moléculas perdem energia,

they are less and less able

cada vez são menos capazes

to move into an ordered position,

de se mover para uma posição ordenada

and the result is what is called an amorphous solid.

e o resultado é o que se chama um sólido amorfo.

A solid material with the chaotic structure of a liquid,

Um material sólido com uma estrutura caótica de um líquido,

which allows the molecules to freely fill in any gaps.

que permite às moléculas preencher livremente as lacunas.

This makes the surface of glass uniform

Isso torna a superfície do vidro uniforme a um nível microscópico,

on a microscopic level,

allowing light to strike it

permitindo que a luz a atinja

without being scattered in different directions.

sem ser dispersada em diferentes direções.

But this still doesn't explain

Mas isto não explica

why light is able to pass through glass

porque é que a luz é capaz de passar através do 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, precisamos de ir mesmo até ao fundo

to the subatomic level.

do nível subatómico.

You may know that an atom consists of a nucleus

Podem saber que um átomo é formado por um núcleo

with electrons orbiting around it,

com eletrões a orbitar à sua volta,

but you may be surprised to know

mas podem ficar surpreendidos ao saber

that it's mostly empty space.

que é maioritariamente espaço vazio.

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

De facto, se um átomo fosse do tamanho de um estádio de futebol,

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

o núcleo seria como uma ervilha no centro,

while the electrons would be like grains of sand

enquanto os eletrões seriam como grãos de areia

in the outer seats.

nos lugares mais exteriores.

That should leave plenty of space

Isso deveria deixar muito espaço para a luz atravessar

for light to pass through

without hitting any of these particles.

sem embater em nenhuma dessas partículas.

So the real question is not

Então a verdadeira questão não é porque é que o vidro é transparente,

why is glass transparent,

but why aren't all materials transparent?

mas porque é que não são transparentes todos os materiais?

The answer has to do with the different energy levels

A resposta tem a ver com os diferentes níveis de energia

that electrons in an atom can have.

que os eletrões podem ter num átomo.

Think of these as different rows of seats

Pensem nestes como diferentes filas de lugares

in the stadium stands.

nas bancadas do estádio.

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

Um eletrão é inicialmente designado para sentar-se numa certa fila,

but it could jump to a better row,

mas poderia saltar para uma fila melhor, se tivesse a energia.

if it only had the energy.

As luck would have it,

Por mero acaso,

absorbing one of those light photons

se absorver um desses fotões de luz de passagem pelo átomo

passing through the atom can provide

just the energy the electron needs.

pode providenciara energia de que o eletrão precisa.

But there's a catch.

Mas há um senão.

The energy from the photon

A energia do fotão tem que ter a quantidade certa

has to be the right amount

to get an electron to the next row.

para apanhar um eletrão na fila seguinte.

Otherwise, it will just let the photon pass by,

De outro modo, deixa o eletrão passar.

and it just so happens that in glass,

Acontece que, no vidro, as filas estão tão afastadas

the rows are so far apart

that a photon of visible light

que um fotão de luz visível

can't provide enough energy for an electron

não consegue fornecer energia suficiente a um eletrão

to jump between them.

para ele saltar entre as filas.

Photons from ultraviolet light, on the other hand,

Os fotões da luz ultravioleta, por outro lado,

give just the right amount of energy,

fornecem a quantidade certa de energia e são absorvidos.

and are absorbed,

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

É por isso que não podemos bronzear-nos por detrás dum vidro.

This amazing property of being both

Esta propriedade espantosa de ser sólido e transparente

solid and transparent has given glass many uses

deu muitos usos ao vidro através dos séculos.

throughout the centuries.

From windows that let in light

Desde as vidraças que deixam passar a luz enquanto mantêm lá fora os elementos,

while keeping out the elements,

to lenses that allow us to see both

até às lentes que nos permitem ver

the vast worlds beyond our planet,

os vastos mundos para lá do nosso planeta

and the tiny ones right around us.

e os microscópicos à nossa volta,

It is hard to imagine

e difícil imaginar uma civilização moderna sem o vidro.

modern civilization without glass.

And yet for such an important material

No entanto, para um material tão importante

we rarely think about glass and its impact.

raramente pensamos no vidro e no seu impacto.

It is precisely because the most important

É precisamente porque a qualidade mais importante e mais útil do vidro

and useful quality of glass is

being featureless and invisible

é não ter características e ser invisível

that we often forget that it's even there.

que muitas vezes até esquecemos que ele está ali.