返回首页 > 您现在的位置: 玻璃产业 > 行业资讯 > 正文

中国数字科技馆

发布日期:2024/7/9 12:23:53 浏览:10

人类制造玻璃始于5000多年前。考古证据表明,在公元前3000年的埃及和美索不达米亚地区,人们已经用玻璃制作一些护身符、小珠子之类的小型手工艺品。

到了公元前1500年前后,人们制作玻璃的技艺日臻成熟,那时出现了人类历史上第一个玻璃容器。古埃及人还掌握了给玻璃上色的技术。他们知道,向玻璃中加入铜粉末可以制成红玻璃,加入钴粉末可以制成蓝玻璃,加入锡粉末可以制成白玻璃……这些带有颜色的玻璃被一些坏心眼的商人用来冒充珠宝,蒙骗了不少人。

公元前1世纪,叙利亚人发明了吹制玻璃的工艺。有了这项技术,制造玻璃开始变得简单、快捷又便宜。从那以后,玻璃产业在罗马帝国蓬勃发展,并且迅速传播到罗马帝国统治之下的其他国家。

公元1世纪前后,罗马人发现,向玻璃中加入适量二氧化锰可以制备无色玻璃,于是,他们开始将玻璃做成窗户,安装在建筑物上。尽管那时的玻璃的光学性能很差,但是玻璃窗仍然是罗马、庞贝等地的建筑“标配”。

公元8世纪,威尼斯集中了一大批玻璃工人,成为当时的玻璃制造中心。后来,随着科学和艺术的进步,人们“玩”出了更多花样,例如在玻璃上染上颜料,绘制彩色的图案。我们现在看到的很多教堂都有彩绘的玻璃窗,就是那时留下来的建筑风格。

15世纪中叶,一位威尼斯的玻璃工人发明了一种超级透明的新型玻璃。很快,这种新型玻璃被用来制作望远镜、温度计、烧瓶、显微镜等科学仪器,进而促成了很多重要的科学发现。

18世纪前后,欧洲的玻璃制造中心从威尼斯转移到了英国,当时,英国玻璃厂的产量很高。有段时间,英国政府还会基于每个房屋的窗户数目来征税,理由是富裕的家庭会安装更多窗户,当然应该多缴税,不过“上有政策下有对策”,许多家庭为了躲避缴税,索性把窗户堵住了——这个故事说明,在当时的英国,玻璃的使用已经相当普遍了。

工业革命以来,钢铁和玻璃成为现代建筑的重要建材。1851年,英国建造了一座“水晶宫”,它只用到了钢铁和玻璃两种材料,这座奇迹般的建筑也是伦敦首届世博会的展示馆。20世纪50年代,一位德国建筑师创新性地在大楼外立面覆盖一层玻璃,让建筑的外观呈现出以往没有的面貌。这一创新性的设计之所以能成功,一方面是因为现代建筑的内部有了钢筋框架,外立面不需要承受整幢楼的重量;另一方面也因为玻璃的强度变得更高了。所以我们现在看到的很多摩天大楼都拥有玻璃的外立面。

如今,科学家和工程师开发出多种各样的玻璃,它们在许多领域都有重要的用途。例如,有一种玻璃能快速传输网络信息,这就是光缆,光缆里面填满了数以千计的、头发丝那么细的玻璃,通信信号在其中以光的形式穿梭,将信息快速传输到世界各地。

沙子与玻璃

玻璃的主要成分是二氧化硅,也就是石英,这是地球上最常见的矿物之一。随处可见的沙子其实就是石英的小颗粒。把石英加热到1400℃,它就会熔化,进而变软,变成一摊透明的、粘稠的液体——接下来就是冷却成型,之后,制作玻璃就算是大功告成了。

沙子是怎么变成玻璃的呢?

以原子尺度来看,二氧化硅是由硅原子和氧原子组成的,而且它们在石英内部是有序排列的。打个比方,就好比一群硅原子和氧原子整整齐齐地排列起来,形成了一个有着特定排列规则的“队列”,整个“队列”就是石英颗粒。像这种由大量微观物质单位(如原子、离子等)按一定规则有序排列的结构,叫作晶体。

石英熔化之后,其内部的晶体结构就被破坏了,或者说,原来的“队列”被打乱了,硅原子和氧原子开始自由“跑动”,使得石英从固态变成了液态。当然,如果液态石英能迅速冷却,晶体结构还会重新形成,就好比随意“跑动”的硅原子和氧原子重新“站”到了“队列”中原来的位置。

但是,如果冷却的速度过快,以至于硅原子和氧原子来不及回到原来的位置,那么它们就只能被凝结在当下所处的位置。所以说,最终形成的玻璃就像是液态石英的一张快照。科学家对这种状态的固体有一个专门的称谓,叫作“非晶质固体”,意思是说,这种固体不同于晶体,其内部结构不存在有序的排列规则。

玻璃为什么是透明的

我们不可能从玻璃当中径直穿过去,但是我们的视线能透过玻璃看到另一侧的物体,这是为什么呢?

我们能看到物体,是因为光到达这个物体之后发生了反射或散射,使得一部分光进入我们的眼睛,让我们看到了物体的形态、颜色。只有一部分光能被我们的眼睛接收到,其余那些,则被物体吸收或者说截留了。

物体能截留多少光,取决于组成它的分子或原子的种类。

玻璃里面的原子大多不会截留光,几乎所有到达玻璃的光都能被眼睛接收(玻璃能截留紫外光,只不过我们的眼睛本来就看不见紫外光)。另外,玻璃不是晶体,内部没有晶体结构的边边棱棱,也就不会散射光线。所以,当光到达玻璃时,它会笔直地穿过,不会改变方向。

不过,如果一块玻璃的某些地方稍微厚一点,那么光的传播路径会随之弯折,这就是棱镜的工作原理。

本文来自《科学画报》

最新行业资讯
推荐:保洁 朝阳 上海迪士尼公司 行政区划 德阳 空运 北海 三日游 中国2025 c1驾照 新乡 宾馆 丰收好 汽车 保定 石家庄 空运价格 行政代码查询 南宁 遵义

欢迎咨询
返回顶部