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水晶为物理上，化学上均甚安定之材料，其压电性质?Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ及弹性性质使其机械振动表现于电气上时，有高Ｑ值、低动率，高敏锐性、高稳定性……等优良频率特性。因此凡是要求高度精密，稳定频率之振荡器、滤波器皆须用水晶作为振荡材料。其用途如频率合成、计数、导航、导向、传真、计算机、通信、计时 等其在国防军事上的用途，更见其重要性。 水晶的最主要元素是ＳｉＯ２二氧化硅，就是Ｑｕａｒｔｚ（石英）。我们常把透明的石英称为水晶，其实他们是相同元素的。石英的化学成分就是二氧化硅ＳｉＯ２，属六方晶系，摩式硬度为７，比重为２.６６，折光率为１.５４－１.５５，双折射率为０.０００９具玻璃光泽（玻璃则无双折射率）。而常见的石英多为块状体，但是偶尔也会有具良好且透明的结晶。各种水晶含有不同的微量金属，使各种水晶拥有其独特的颜色，紫水晶含少量铁、黄水晶含少量金砂石、粉水晶含少量钛。 而ＳｉＯ２（二氧化硅）一般分为两种－－低温石英及高温石英。水晶的生长温度约在５５０－５７３℃之间生成的属于低温石英，常见的水晶即属此类，其水晶簇柱是六角柱体六方晶系；５７３－６００℃之间生成的属于高温石英，玛瑙就是常见的高温石英。 石英最常见的结晶类型是六角不对称尖柱状的低温石英，这是在地表温度范围所形成的石英。另有一种石英在较高的温度下结晶形成，称为高温石英，形状为对秤的六脚尖柱状。还有一种高压环境下形成的石英，通常在地下深处或天体撞击下可发现这种高温石英。 石英是花岗岩的主要成分，因具有较高的硬度，而且性质稳定，所以可以在风化侵蚀的过程中保留下来，因此也是砂岩的主要成分，特别是石英砂岩中，石英的含量更高。 而石英也是玻璃的主要原料，台湾西部许多地方取较纯的石英砂或自地层中取较纯的石英砂岩作为原料；东部海边则常可看到许多人捡拾白色的石英卵石做为制造玻璃的原料，这些卵石多半来自于变质岩中的石英脉．纯净无狭雌的石英也可以用作计时震荡器，如手表内的震荡器，早期取自天然石英，现在多以人工合成的方式，不仅可以控制品质，也可以量产降低成本。 刚刚说过，水晶频率平均每一秒释放出八百万次的震荡，古时人们已知道水晶充满能量，但过去科学不发达，未能以科学方法研究水晶，到了近代两个世纪，科学起飞，人们逐渐发现水晶的物理性。在上１９世纪未，科学家已发现石英有Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ压电性，于石英一端施压，另一端会释出电荷。 到上世纪２０年代，科学家又发现石英有Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ振荡?现象，当水晶通电时，水晶会膨胀，截断电流时便收缩到原来大小；不断快速地重复供电、停电，水晶则不断的高速胀缩振荡，而振荡的频率却极为隐定。因为振荡频率高速而隐定，所以水晶便被制成芯片，是电器零件不可或缺的原材料。 而经过许多专家学者多年对水晶的深入研究，水晶被确定有五大功能：聚焦折射、储存资料、传递讯息、能源转换、能量扩大。 １．聚焦折射Ｆｏｃｕｓ 古时人类已发现水晶有聚焦功能，也可把光线折射，通过水晶这特点可造出凸透镜、凹透镜等。于雷射运用中，芯片和光速之合用，可使于读秒声中测出地球与月球间的距离，利用晶体的特性以可激发出高能量光束、强大、高度平行，精密者可运用于眼科手术，巨大者可运用在如「星战计划」中摧毁来袭的飞弹等等。 ２．储存资料Ｓｔｏｒａｇｅ 当有讯息通过水晶，这些信息会被水晶记下，计算机记亿体里的芯片正是有此功能。到了近代所制造出的光谱仪的镜片、棱镜等。压电下的水晶会带正、负不同电荷，这也是计算机二进制中的０与 １，没错，这就是计算机的基础。一直发展至今，这种储存记忆的容量惊人，可以将大英百科全书全部的资料输入在比橡皮擦更小的体积内。 ３．传递讯息Ｔｒａｎｓｆｅｒ 很多电器中的信息传递也要靠芯片，因为水晶振荡的频率隐定，用来传递讯号误差很少。由于水晶芯片的振荡极精准，且极有规律，除了可用来作电子表的时间控制外，还可以执行电算机的精密计算，更可用来作计算机与计算机间钜大讯息的传输。 ４．能源转换Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ 水晶可把不同的能源转换成其它能源，例如把电能转成光能、热能、声能、磁能，又可把这些能源转成电能。太阳能转成电能便需靠集热芯片。可将能源型态使之转换，比如太阳能集热芯片，可将光变电、电变磁等等。声、光、电、热、磁都是能源，能源不灭，只是转换至不同型态，而水晶是最佳媒人。 ５．能量扩大Ａｍｐｌｉｆｙ 能源通过水晶能够增强而频率不变，例如用扩音器时，电流通过石英转换成声能后（能源转换），再增强声浪（能量扩大），而且不会有走音情--水晶的科学研究 (责任编辑：老山玉器) |
