石英和玻璃的特性，3個方向帶你快速認識石英玻璃

關鍵點

玻璃是由二氧化矽（SiO2）和其他少量新增劑製成的非結晶、通常易碎、透明的固體材料。

根據幾何光學原理，玻璃具有折射、反射和透射光的能力。

玻璃的顏色可以透過新增均勻分佈的帶電離子或透過沉澱細分散的顆粒來獲得。

石英是一種豐富的礦物，由SiO4四面體的連續骨架組成。

石英晶體具有壓電特性：它們在施加機械應力時會產生電勢。今天，晶體振盪器是石英的常見壓電用途。

純石英

無色透明或半透明。微晶品種大多是不透明的，而大晶往往是透明的。

壓電性某些晶體響應施加的機械應力而產生電壓的能力。

石英是地球表面豐富的礦物。其化學成分為二氧化矽，SiO2。它以多種形式存在，包括結晶和無定形。它存在於每個環境中。

玻璃一種固體透明物質，由沙子與蘇打、鉀鹼和石灰的混合物熔化而成。

玻璃

玻璃是一種無定形（非結晶）固體材料。

玻璃通常易碎且光學透明

。幾個世紀以來，人們熟悉的玻璃型別是

鈉鈣玻璃

，它由大約75%的二氧化矽（SiO2）和純鹼、石灰（CaO）中的氧化鈉（Na2O）組成），以及一些次要的新增劑。

天然玻璃隕石

，一種由隕石撞擊形成的天然玻璃，產自波西米亞的Besednice。

光學特性

玻璃的廣泛使用主要是由於生產對可見光波長透明的玻璃組合物。相反，多晶材料通常不透射可見光。單個微晶可能是透明的，但它們的小平面（晶界）反射或散射光，導致漫反射。玻璃不包含與多晶中晶界相關的內部細分，因此它不會以與多晶材料相同的方式散射光。玻璃的表面通常是光滑的——在玻璃形成過程中，過冷液體的分子不會被迫以剛性晶體幾何形狀排列。分子可以遵循表面張力，從而形成微觀光滑的表面。這些賦予玻璃透明性的特性，

根據幾何光學原理，玻璃具有折射、反射和透射光的能力。一般玻璃的折射率是1。5。根據菲涅爾方程，一片玻璃的反射率（從空氣-玻璃介面反射的光量）約為每個表面4%（在空氣中垂直入射）。這意味著透過玻璃表面的光量（透射率）為96%。具有兩個表面的玻璃元件的透射率約為92%。

玻璃在光傳輸光纖的光電子學中也有應用。

顏色

玻璃中的顏色可以透過新增均勻分佈的帶電離子或透過沉澱精細分散的顆粒（例如在光致變色玻璃中）來獲得。普通鈉鈣玻璃在很薄時肉眼看起來是無色的，儘管高達0。1%重量的氧化鐵（II）（FeO）雜質會產生綠色調。這可以在厚片中或在科學儀器的幫助下看到。可以少量新增二氧化錳以去除氧化鐵（II）產生的綠色。FeO和Cr2O3新增物可用於生產綠色瓶子。硫與碳鹽和鐵鹽一起用於形成多硫化鐵，併產生從黃色到幾乎黑色的琥珀色玻璃。玻璃熔體也可以從還原性燃燒氣氛中獲得琥珀色。

當用於藝術玻璃或工作室玻璃時，玻璃使用嚴格保密的配方進行著色，這些配方涉及金屬氧化物、熔化溫度和“烹飪”時間的特定組合。藝術品市場上使用的大多數彩色玻璃都是由供應商批次生產的，儘管有些玻璃製造商有能力用原材料製造自己的顏色。

石英

石英是地球大陸地殼中含量豐富的礦物。它由連續的SiO4矽氧四面體骨架構成。每個氧原子在兩個四面體之間共享，給出了SiO2的總式。石英有許多不同的品種，其中一些是半寶石。

石英此圖顯示石英的晶體結構。矽原子是灰色的，氧原子是紅色的。

物理特性

由於其豐富且熱穩定性和化學穩定性高，石英被廣泛用於許多大規模應用——磨料、鑄造材料、陶瓷和水泥。

石英晶體具有壓電特性

。壓電是在施加機械應力時產生電勢的能力。石英晶體的這種特性的早期用途是在留聲機拾音器中，其中觸控筆在凹槽中的機械運動透過在晶體內產生應力來產生成比例的電壓。

今天，晶體振盪器是石英的常見壓電用途：晶體的振動頻率用於產生頻率非常精確的電訊號。許多現代電子裝置（手錶、時鐘、收音機、計算機、手機）都採用這種方法來跟蹤時間或為數位電路提供穩定的時鐘訊號。

顏色

純石英，傳統上稱為水晶（有時稱為透明石英），無色透明或半透明。常見的有色品種包括黃水晶、薔薇石英、紫水晶、煙晶和乳石英。

玫瑰石英晶體

，出自米納斯吉拉斯州。

隱晶質（在顯微鏡下幾乎看不見的晶體）品種要麼是半透明的，要麼大部分是不透明的，而透明的品種往往是微晶（肉眼可見的大晶體）。玉髓是二氧化矽的隱晶形式，由石英及其單斜多晶型莫幹石的精細共生體組成。其他不透明的石英寶石品種（或包括石英在內的混合岩石）通常包括對比色帶或顏色圖案。這些包括瑪瑙、縞瑪瑙、紅玉髓和碧玉。