29 juillet 2018

Pourquoi le verre est-il transparent alors qu'il est composé de sable?

Radovan Cerny, responsable du laboratoire de cristallographie au Département de physique de la matière quantique à l'Université de Genève, répond à Ezra, 13 ans.

Ezra, 13 ans
Une question d'Ezra, 13 ans.
Temps de lecture 2 minutes
Radovan Cerny, responsable du laboratoire de cristallographie au Département de physique de la matière quantique à l'Université de Genève.

«Tout d’abord, il s’agit de comprendre pourquoi le verre est transparent. Cela s’explique par le fait qu’il n’interagit pas avec les
petits grains (appelés les photons) qui composent la lumière qui le traverse. Mais alors, te demandes-­tu certainement, comment se fait-il que le sable, la matière première pour fabriquer le verre, ne soit pas lui-même transparent?

La réponse est un peu compliquée. Pour commencer, sache que le verre et le sable ont la même composition chimique, un mélange de ce que l’on appelle le silicium et d’oxygène: on résume tout cela avec la formule SiO2. Dans un morceau de verre, les atomes (ces minuscules petites particules) de silicium et d’oxygène s’alternent dans un réseau de liaison chimique sans s’arrêter d’un bord du morceau de verre à l’autre. Et cet arrangement d’atomes n’interagit pas avec les photons de la lumière.

En revanche, le sable est composé de microscopiques grains de SiO2 et les liaisons chimiques sont découpées non seulement à la surface des grains, mais aussi à l’intérieur, qui contient beaucoup de défauts. Ce sont ces défauts qui interagissent avec la lumière, en l’absorbant et la diffusant. C’est un peu comme si la lumière se perdait dans les grains de sable, à la façon d’un labyrinthe. Du coup, le sable n’est pas transparent.

Et si tu prends un morceau de verre et que tu le broies (pas tout seul, bien sûr, et avec l’accord et la supervision de tes parents!), tu vas voir qu’il redevient non transparent. Magique, non?»

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