Loading AI tools
חומר שקוף, חזק באופן יחסי, עמיד לשחיקה ועמיד בדרך כלל מבחינה כימית וביולוגית מוויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
זכוכית או חומר זכוכיתי הוא מוצק אמורפי אחיד, המיוצר על-פי רוב על ידי קירור[1] של חומרים מותכים. הקירור המהיר מונע היווצרות של שריג גבישי. לחומרים אלו יש טמפרטורה אופיינית למעברם ממצב צמיגי למצב זכוכיתי ומכונה "מעבר זכוכיתי" ומסומנת בספרות Tg.
בצורתה הטהורה הזכוכית היא חומר שקוף, בעל קשיות גבוהה באופן יחסי, עמיד לשחיקה ועמיד בדרך כלל מבחינה כימית וביולוגית. הזכוכית העתיקה, שהוכנה מקווארץ ונתרן פחמתי הייתה מסיסה באופן טבעי (בתהליך איטי). המסיסות מצטמצמת על ידי הוספת סידן פחמתי. ניתן ליצור זכוכית ממגוון רחב של חומרים, אולם רק מספר מצומצם של חומרים אכן נמצא בשימוש. העיקרי שבהם הוא קווארץ, המרכיב של חול נקי או בשמו הכימי צורן דו-חמצני SiO2.
ניתן לעצב את הזכוכית בקלות רבה לגופים בעלי שטח פנים חלק ובלתי חדיר. תכונות אלו הופכות את הזכוכית לחומר בעל מגוון רחב של שימושים. עם זאת, הזכוכית שבירה למדי ועלולה להתנפץ לרסיסים חדים. תכונותיה השונות של הזכוכית עשויות להשתנות על ידי הוספת מרכיבים שונים או טיפול בחום.
זכוכית נוצרה בטבע בעת התנגשות מטאורים בפני השטח של כדור הארץ, כבר לפני מיליוני שנים. מוכרים היטב שני סוגים של זכוכית טבעית – טקטיט וזכוכית מדבר לובית[2]. פגיעת ברק במשטח חול יוצר לפעמים צינוריות זכוכית דקות, הנקראות פולגוריט (אנ').[3] התפרצויות הרי געש פולטות לפעמים זכוכית געשית הנקראת אובסידיאן.[3] בני אדם השתמשו בזכוכית זו כבר בתקופת האבן. האובסידיאן סותת לסכינים וראשי חיצים חדים ביותר[4]. כבר בתקופה הפלאוליתית התיכונה נישאו כלי האובסידיאן או גושי אובסידיאן בלתי מעובד למרחק ניכר ממקום החציבה[5]. משערים שזכוכית יוצרה על ידי בני אדם בצורה אקראית, כ־4,000 שנים לפני הספירה, בתהליך לוואי של הפקת מתכות. בהשפעת הטמפרטורה הגבוהה, האפר שנותר אחרי שריפה של זרעים התחבר עם החול ונוצרה זכוכית סיליקטית המכילה 60% SiO2. זכוכית זו שימשה ליצור תכשיטים.[6] לפי עדויות ארכאולוגיות, ייצור מכוון של כלי זכוכית נעשה כ-1,500 שנה לפני הספירה, במצרים ובמסופוטמיה. לאחר זאת, במשך 300 שנה ייצור הזכוכית התפתח במהירות ואז חלה ירידה בעיסוק בזכוכית. במסופוטמיה חלה התאוששות כ-700 שנה לפנה"ס ואילו במצרים 500 שנה לפנה"ס. מאז, במשך 500 שנה, מצרים וארצות אחרות לאורך החוף המזרחי של הים התיכון הפכו למרכזים ליצור זכוכית.[7]
בשלב מאוחר יותר, יצור הזכוכית הגיע אף צפונית לאלפים. בכתב העת Antiquity פורסם ב-2023 כי נמצאו שרידים מסדנת הזכוכית מלפני 2,000 שנים, באתר נמצ'יצה אשר בצ'כיה. המקום נחשב לאחד מאתרי ההתיישבות החשובים ביותר במאות ה-3–2 לפנה"ס, והיו בו מרכז ייצור של תכשיטי זכוכית ומסחר בהם. במקביל המקום שימש כמרכז פולחני ומושב לאליטות[8].
תחילת יצור הזכוכית הייתה מאתגרת משום שתנורי ההתכה היו קטנים והפקת החום שלהם הספיקה אך בקושי להתכת רכיבי הזכוכית. במאה הראשונה לפני הספירה הומצא צינור ניפוח הזכוכית. המצאה זו הקלה על יצור הכלים והוזילה אותם. יצור הזכוכית פרח באימפריה הרומית והתפשט מאיטליה לכל שאר האימפריה. בשנת 1000 לספירה, בעיר אלכסנדריה שבמצרים, היה המרכז החשוב ביותר ליצור זכוכית. במאות ה-13 וה14 אמנות הויטראז' הגיעה לשיאה באירופה, כפי שניתן לראות בקתדרלות קנטרברי ושארטר.
בתקופת מסעי הצלב מרכז תעשיית הזכוכית של אירופה עבר לוונציה. משום השימוש הרב בתנורים בתעשיית הזכוכית, שליטי ונציה חששו לשריפה בעיר, אשר רובה הייתה בנויה עץ, ובשנת1291 פרסמו צו אשר חייב את כל התעשייה לעבור לאי מוראנו[9]. חלק מאמני מוראנו נדדו לצפון אירופה ופיתחו שם את יצור הזכוכית.
בארצות הברית, בית החרושת הראשון לזכוכית הוקם בווירג'יניה, בשנת 1608. בשנת 1870 הומצאה המכונה החצי אוטומטית ליצור בקבוקים. החל בשנת 1890 הומצא מיכשור מדויק ויעיל ליצור מוצרי זכוכית שונים. בשנת 1959 הומצא תהליך חדיש ליצור זכוכית שטוחה ובתהליך זה מייצרים עד היום 90% מהזכוכית השטוחה.[7]
בארץ ישראל הוקם על ידי הברון רוטשילד מפעל בקבוקי זכוכית הסמוך לחוף טנטורה. בקבוקים אלו נועדו לשמש לתעשיית היין שהלכה והתפתחה ב"מושבות הברון", ביניהן זכרון יעקב. מהנדסי המפעל, ביניהם מאיר דיזנגוף, ידעו על ההיסטוריה של ייצור הזכוכית באזור בעת העתיקה, אך הם לא הכירו את השיטות של הפיניקים ולכן בקבוקי הזכוכית שיצרו במפעל לא שירתו את תפקידם, והמפעל נסגר. היום המפעל משמש כמוזיאון היסטורי בשם "המזגגה" הצמוד לקיבוץ נחשולים, והמספר בין השאר את ההיסטוריה של ייצור הזכוכית באזור בעת העתיקה.
בחצי השני של המאה העשרים התרחב השימוש בזכוכית גם כחומר ליצירת מעטפת של בניינים, ובפרט למעטפת של גורדי שחקים.
לדעת מחבר הספר "ספר היוחסין[10]", הומצא שימוש מודרני בזכוכית, לייצור מראות. "ובשנת ג' אלפים ותש"ע[11] היה איש שהמציא המראה של זכוכית", כנראה בידי חוקר יווני/רומאי.
השם "זכוכית" מוזכר פעם אחת במקרא: ”לֹא יַעַרְכֶנָּה זָהָב וּזְכוֹכִית, וּתְמוּרָתָהּ כְּלִי פָז.” (ספר איוב, פרק כ"ח, פסוק י"ז), כתיאור לכלים יקרים.
מקור המילה הוא תכונת הזַכּוּת המאפיינת אותה. חוקר התלמוד הרב יהושע בראנד, בספרו כלי זכוכית בספרות התלמוד[12], מצביע על מונחים נוספים במקרא, שלדעתו פירושם זכוכית, כגון: "חול", "חלונות אטומות" ועוד.
בלשון חז"ל נקראה הזכוכית גם "סכוכית" (תוספתא מסכת שבת) או "זוגיתא" (תלמוד בבלי מסכת ברכות). בימי חז"ל הייתה הזכוכית יקרה מאוד מפני שהיה קשה מאוד לזככה ולייצר זכוכית שקופה או 'זכוכית לבנה' בלשון חז"ל. הגמרא[13] מספרת שכוס מזכוכית לבנה הייתה שווה 400 זוז.
הזכוכית הנפוצה ביותר בשימוש נקראת Soda-Lime glass והיא משפחת ההרכבים הנפוצה ביותר ומשמשת בין היתר לשמשות, כלי אוכל, מוצרי נוי וכלי אחסון. כלי האחסון העיקריים עשויי הזכוכית הם הבקבוקים. התערובת להכנתם מכילה שמונה סוגי תחמוצות, ביניהם – סיליקה (72.5%), אלומינה (1.5%), סידן חמצני (7.5%), נתרן חמצני (14.5%), מגנזיום חמצני (3.77%), תחמוצת ברזל (0.1%) ותחמוצת אשלגן (0.7%). הרכבה מ-63%–81%[14] צורן דו-חמצני (SiO2 – קוורץ, חומר הגלם – חול), נתרן פחמתי Soda (להורדת טמפרטורת ההתכה ומניעת גיבוש) וגיר (סידן פחמתי) Lime להעלאת היציבות הכימית.
הזכוכית העתיקה, אשר הוכנה מחול ונתרן פחמתי, הייתה מסיסה, אם כי, בקצב איטי. הסידן הפחמתי (אבן גיר) שמוסף היום מייצב את הזכוכית. בתקופה הרומית מקור הסידן הפחמתי היה בשברי הצדפות, אשר נמצאו באופן טבעי בחול, שהיה חומר הגלם ליצור הזכוכית.[6]
הרכב התוספים בזכוכית, וסוגי התוספים מאפשר קבלת זכוכיות שונות עם תכונות מכניות, אופטיות שונות המתאימות למגוון שימושים.
נקודת ההתכה של סיליקה טהורה (SiO2) היא בערך C° 2,000. הוספת חומרים כמו נתרן פחמתי ("סודה לכביסה" – סודיום קרבונט: Na2CO3) מורידים את טמפרטורת ההתכה ל-C° 1,000 בקירוב.
זכוכית בידודית (double glazing) היא חלון המורכב משתי שכבות זכוכית או יותר המחוברות על ידי מסגרת (לרוב מאלומיניום), כאשר המסגרת מכילה סופחי לחות למניעת היווצרות אדים על חלקן הפנימי של השמשות. לעיתים בין השמשות יש גז מסוג ארגון להעצמת הבידוד התרמי והאקוסטי. מטרתה לבודד את חלל הבית הפנימי בידוד תרמי ואקוסטי.
ערך מורחב – זכוכית משוריינתזכוכית בעלת מבנה המשלב זכוכית וחומרים פולימריים שונים בצורת שכבות מתחלפות, על מנת להפוך אותה לעמידה בפני פגיעת תחמושת של נשק קל (רובים וכדומה). התוצאה נקראת זגוגית[15] משוריינת ולא זכוכית משוריינת. בעת הפגיעה החלון מתרסק ונהרס, אך שומר על עמידותו בפני מספר מוגדר של פגיעות. בעולם נהוג דירוג של רמות לעמידותם של החלונות השונים לפגיעת קליעי נק"ל. חלונות משוריינים המשמשים כלי רכב צבאיים כבדים עמידים אף לאש מקלעים כבדים ורסיסים הנוצרים מפצצות ומטענים.
זכוכית שעברה חימום מבוקר לטמפרטורה של כ-700 מעלות צלזיוס ולאחר מכן קירור מהיר מאוד באוויר. הקירור המהיר גורם לכך שהחלק החיצוני והחלק הפנימי של הזכוכית מתכווצים באופן שונה, מה שגורם להיווצרות מאמצים פנימיים. תהליך זה הופך את הזכוכית לבעלת חוזק גבוה פי 3–5 מאשר זכוכית רגילה. כאשר זכוכית מחוסמת נשברת, השבר גורם לשחרור המאמצים שנוצרו בתוך הזכוכית והיא מתנפצת לאלפי חלקים זעירים. ככל שהמאמצים הפנימיים בזכוכית גדולים יותר, כך היא קשה יותר, וכך גודל החלקיקים קטן יותר כאשר היא נשברת. זאת בניגוד לזכוכית לא-מחוסמת שיכולה להישבר גם למספר קטן של שברים גדולים[16].
סיבי זכוכית המיוצרים על ידי דחיסת זכוכית מותכת דרך חורים זעירים בבסיס הכבשן. כך נוצרים חוטים דקים מאוד שאפשר ליצור מהם אריגים קלים וחזקים. פיברגלס גם מגן מפני חום וחסין אש, ולכן בגדי הכבאים עשויים פיברגלס[17]. על פי נתוני 2022, הסחר העולמי בסיבי זכוכית עומד על כ-15 מיליארד דולר. היצואנית הגדולה בעולם היא סין (3.7 מיליארד) ואילו ארצות הברית היא היבואנית הגדולה בעולם (2 מיליארד). אחריהן גרמניה וצרפת.
ערך מורחב – ניפוח זכוכיתכלים אלה עשויים למעשה מזכוכית רגילה, אך טכניקת הייצור שלהם מאפשרת להם להיות דקים ועדינים והם משמשים בעיקר לקישוט. בישראל מוכרים כלים כאלה המיוצרים בחברון ומכונים "זכוכית חברון".
בעל המקצוע המכין כלים אלה מכונה "נפח זכוכית". זאת גם משום שהוא מנפח את הזכוכית המותכת באוויר.
זכוכית גולמית מתקבלת כתוצאה מחימום רכיבי התערובת בכור היתוך. את הזכוכית הגולמית בדרך כלל מייצרים מחול SiO2, סודה Na2CO3, וסיד CaO. את כל הרכיבים מערבבים במכל ערבוב מיוחד ומחממים לטמפרטורה של C° 1,000 ומתרחשת הריאקציה הבאה:
Na2CO3 + 2SiO2 + CaO → Na2SiO3 + CaSiO3 + CO2
מהזכוכית הגולמית ניתן להפיק מגוון רחב של זכוכיות שונות.
ניתן למיין זכוכיות על פי הרכב היסודות המרכיבים את מבנה התחמוצת כלומר הקשורים לחמצנים מגשרים (יוצרי רשת Network formers או network intermediates). המשותף לכל הזכוכיות שהמרכיב העיקרי הוא סיליקה, בדרך כלל באחוז גבוה מ-50% מהרכב הזכוכית.
ממיינים את היסודות המשתתפים, לצד החמצן, בבניית הזכוכית לשלוש משפחות:
זכריאסן חקר את המבנה של זכוכיות תחמוצת ועל סמך פיזור קרני X הוא גילה שיש להן סדר לטווח קצר, אך אין להם סדר לטווח הארוך. לכן לפי זכריאסן, זכוכית וגביש דומים רק בטווח קצר, אך לא בטווח ארוך כיון שמבנה הזכוכית לא שומר על מחזוריות כמו הגביש. על סמך התוצאות האלה הוא הגיע למסקנה שהזכוכית היא בעלת מבנה של רשת אקראית והציע את המודל שניתן לסכמו בכללים הבאים:
כללים האלה מנבאים נכון את יצירת זכוכית מתחמוצות כמו: SiO2, GeO2, B2O3, P2O5, כלומר מנבאים איזה יסוד יהיה "יוצר רשת" בזכוכית.
לזכוכיות העשויות מתרכובות יוצרות רשת, יש שימושים מוגבלים. למשל, תחמוצת של בור טהור (B2O3(Tg~4500C לא עמידה למים. זכוכית המכילה תחמוצת צורן SiO2 אשר שימושית בגלל עמידות כימית גם בטמפרטורות גבוהות במיוחד (עד C° 1,750), בעלת התנגדות לשינוי טמפרטורות (thermal shoc). זכוכית זאת חייבת להיות מעובדת בטמפרטורות שמעל C° 1,500. רוב סוגי הזכוכית השימושיים מכילים תוספים אשר מורידים את טמפרטורת העיבוד ומאפשרים קבלת תכונות רצויות ליישום. זכוכית לתעשייה מכילה לפחות חמש תחמוצות, לדוגמה זכוכית אופטית, מכילה יותר מעשר תחמוצות.
מוסיפים לזכוכית תרכובות יוניות (תחמוצות) ממספר סיבות:
קטיונים של נתרן ואשלגן הם Network-modifier – אינם קשורים קוולנטית לרשת הטטראדרות היוצרת את הזכוכית אלא קשורים יונית לחמצנים בלתי מגשרים ויכולים לעבור דיפוזיה או לדלוף מהזכוכית (חילוף יונים) לתמיסות.
ישנם יוני חמצן אשר פועלים כגשרים בין יחידות הטטראדרים הנקראים Bonding-oxygen. וישנם גם יוני חמצן שאינם משתתפים ביצירת מבנה הרשת ונקראים: אי גישור, Non bonding-oxygen.
יש שלוש פעילויות עיקריות של מסיימי רשת:
בניגוד לזכוכית רגילה בעלת מבנה מולקולרי לא מסודר, זכוכית קרמית מכילה גבישים והיא בעלת מבנה דו פאזי: מיקרו-גבישים שביניהם אזורים אמורפיים. הפאזה הגבישית מהווה בין 30% ל-70% מולרי.
השימוש בזכוכית קרמיות החל בשנת 1950 והתגלה על ידי סטוקי (S.D. Stookey). סטוקי גילה במקרה את הזכוכית הקרמית. הוא השאיר בתנור שפעל בטמפרטורה גבוהה תערובת של זכוכית העשויה מליתיום סילקאט וכסף. בחזרתו, מצא סטוקי חומר קרמי לבן במקום "שלולית" של זכוכית מותכת אותה ציפה לראות. הדבר קרה מפני שהכסף היווה מרכז נוקלאציה (מרכז גיבוש), וגרם ליצירת מבנה קריסטלי של הזכוכית.
בתחילת היצור יש לחומרים אלו מבנה זכוכיתי. לאחר חימום והוספת חומרים שונים, הם הופכים להיות חומרים בעלי תכונות קרמיות. לזכוכית רגילה יש מבנה אמורפי, כלומר יש סדר מקומי אך אין מבנה קריסטלי מסודר, אין תאי יחידה שחוזרים על עצמם, בניגוד לזכוכית קרמית שבה פזורים בתווך האמורפי אזורים בהם האטומים מסודרים במבנה מסודר כלומר יש תאי יחידה שחוזרים על עצמם.
על מנת להכין זכוכית קרמית, יש להתיך את הזכוכית, ולשפוך את החומר המותך לתוך כלי בצורה הרצויה. קצב הקירור צריך לאפשר צמיחת גבישים. בתחילת המאה ה-21 עלה הביקוש לזכוכית קרמית, בעיקר בשל העובדה שניתן לעבד את החומר בקלות כמו זכוכית רגילה, ועם זאת מתקבל חומר בעל תכונות קרמיות רצויות כמו עמידות לזעזוע תרמי, קשיחות, רגישות לאור ועוד.
יתרון נוסף של הזכוכית הקרמית נעוץ בעובדה שניתן ליצור צורות מגוונות עם תכונות קרמיות מה שלא ניתן לעשות עם חומרים קרמיים אחרים. Owens-Corning Fiberglass (OCF) E-glass היא זכוכית העשויה מתרכובת של קלציום-אלומינו-סיליקאט בתוספת של מגנזיום, בור, ברזל, טיטניום וסודיום אוקסיד. לחומר זה יש עמידות גבוהה לחום ועמידות גבוהה למים.
על מנת ליצור זכוכית קרמית, יש לחמם זכוכית רגילה, לקרר ולחמם שוב. אך טיפול בחום אינו מספיק. כי צריך להוסיף חומר שיוכל לעשות נוקלאציה ובכך לאפשר את תחילת הגידול הגבישי. במטרה להפוך את הזכוכית לזכוכית קרמית בעלת מבנה קריסטלי, יש תחילה לטפל בחומר בטמפרטורה של כ-C° 1,000, בין שעה לשעתיים במטרה ליצור זכוכית רגילה.
לאחר מכן לוקחים גולות במסה של 25–30 גרם, ושמים על משטח פלטינה. הגולות מחוממות ל-C° 1,500 במשך 30 דקות, ולאחר 30 דקות מוציאים את הגולות המותכות ומקררים אותן בטמפרטורת החדר. אם יש צורך בהוספת חומרים נוספים לקבלת חומר בעל תכונות רצויות, טוחנים את הזכוכית לאבקה, מוסיפים לה את התוסף הרצוי, ושמים שוב לחימום באותם התנאים, למשך 30 דקות נוספות. התוסף הוא בדרך כלל מלח. המלחים הנפוצים שמוספים על מנת ליצור זכוכית במבנה קריסטלי הם: ליתיום פחמתי Li2CO3, אלומיניום חמצני Al2O3, סידן חמצני CaO וטיטניום אוקסיד TiO2.
ניתן לקבל זכוכיות קרמיות עם תכונות שונות על ידי הוספת תוספים שונים וחימום לזמנים שונים. יעילות התוסף נמדדת בהתאם לעובי שכבת הזכוכית הנוצרת – ככל שהשכבה עבה יותר התוסף הוא יותר יעיל. זכוכית ללא תוספים לא יכולה ליצור מבנה קריסטלי מכיוון שאין חומר שיוכל לאפשר את תחילתו של מרכז הגיבוש.
בזכות תכונותיהן של הזכוכיות הקרמיות ניתן להשתמש בהם בסירי בישול, פלטות לבישול חשמלי, מראות טלסקופיות וחלונות מאובטחים.
על מנת שזכוכית תעבור ממצב של מבנה אמורפי למבנה קריסטלי צריך ליצור תהליך נוקלאציה. תהליך זה מתרחש עם חימום הזכוכית, קירור הזכוכית ואז שוב חימום מעל ל-Tg.
קצב הנוקלאציה (התגרענות) תלוי בצמיגות של הזכוכית, באנרגיה החופשית של תהליך הנוקלאציה, בתדירות הוויברציה ובטמפרטורה.
– קצב הנוקלאציה
– האנרגיה החופשית של תהליך הנוקלאציה.
– תדירות הוויברציה
– צפיפות המולקולות ל-m3
ישנם מאפינים רבים הקובעים את התאמתה של זכוכית מסוימת לשימוש אופטי, בניהן בליעה כפונקציה של אורך גל (המשפיעה על הצבע), פגמים פנימיים בזכוכית (תכליל, inclusion) ומקדם שבירה ומספר אבה והטולרנסים (אנ') שלהם[18].[19] בנוסף ישנם מאפיינים של הזכוכית כחומר גלם לאלמנט אופטי שעבורו יש להגדיר את הסטיה מהממדים הנדרשים, טעויות מירכוז, הסטיה מהצורה המדויקת (surface figure, surface power), איכות פני שטח (S&D), חיספוס (אנ') (roughness) וכיוצא בזה[20][18]. מאפינים אלו מבוקרים על ידי תקנים בינלאומיים כמו MIL-PRF-13830B, MIL-G-174B ורבים אחרים[21][22].
תכונות אופטיות של חומר מתארות את תגובת החומר למעבר אור דרכו. כאשר אור פוגע בחומר מסוים הוא יכול להיבלע בו, לחזור ממנו, או לעבור דרכו. למרבית השימושים, חשוב לבחון את יכולת החומר להעביר אור דרכו. תכונה זו כמעט הפוכה להחזרה, כאשר האור שאינו מועבר או מוחזר, נבלע. בליעת אור מתרחשת כאשר אור פוגע בחומר, והאנרגיה שלו נספגת בחומר באופן חלקי או מלא. חומר שקוף, בדומה לזכוכית שבשמשת החלון, מעביר כמעט את כל האור הפוגע בו. לכן ניתן לראות דמויות הנמצאות מצדו האחר.
הדרישה לזכוכיות בעלות תכונות אופטיות מסוימות הולכת ועולה בשנים האחרונות. תכונות אופטיות של זכוכית הן תכונות פיזיקליות, אך הן תלויות בהרכב הכימי של החומרים מהם עשויה הזכוכית. מרבית הזכוכיות יכולות להעביר דרכן את האור הנראה. זיהומים בזכוכית כגון נחושת או ברזל מורידים את היכולת של הזכוכית להעביר דרכה אור. גוון ירקרק של זכוכית (שניתן לראותו, למשל, כשמסתכלים בזכוכית מראה או חלון מהצד) נובע מהמצאות יוני ברזל.
בזכות יכולתם של הזכוכית להעביר את האור בתחום הנראה והאינפרא אדום הקרוב דרכן יש לזכוכיות שימושים רבים כגון: שמשות לחלונות, סיב אופטי, שימוש ביצירת קישוטים לבית ונברשות, עדשות למשקפיים, מצלמה ועוד.
לזכוכיות שונות יש מקדמי שבירה שונים (refractive index). מקדם שבירה – מקדם שבירה היא תכונה פיזיקלית של חומר שקוף, המציינת את שינוי הזווית של האור המועבר. מקדם השבירה תלוי בהרכב הכימי של הזכוכית ובמאמצים הפועלים בה.
זכוכית פוטוכרומית – היא זכוכית המתכהה כאשר נחשפת לאור השמש כתוצאה מפרוק גבישים של מלחי כסף באור UV ויצירת כסף מתכתי אטום. כאשר הקרינה נפסקת הגוון הכהה של הזכוכית נעלם כיוון שהכסף שוב מתחמצן לקבלת מלחים שקופים.
צבע זכוכית תלוי בדברים הבאים:
כל הדברים לעיל מושפעים כתוצאה ממעבר אלקטרונים בשדה חשמלי, מקיומם של יוני מתכות טעונים או ממעבר של פוטונים.
זכוכית המתקבלת על ידי הוספת מלחים או תחמוצות:
שימושי הזכוכית הצבעונית הם בעיקר בתחום האומנות.
ישנן זכוכיות השקופות לחלוטין לאור נראה, ואטומות לחלוטין לאור אינפרה אדום. וישנן זכוכיות כמו קוורץ, היכולות להעביר גם את האור הנראה וגם את האור האינפרה אדום.
בתכנון עדשות ואלמנטים אופטיים אחרים יש לעיתים גם להתחשב בתכונות המכניות של החומר. תכונות אלו כוללות את מודול האלסטיות (קבוע יאנג), קשיות, מקדם התפשטות, צפיפות סגולית ועוד[23].[19]
תכונות נוספות שחשובות לשימושים שונים של זכוכית כחומר גלם אופטי מבוססות על התכונות הכימיות של סוג הזכוכית הספציפי. תכונות אלו הן, למשל, עמידות בפני חומצות ובסיסים, ועמידות בפני ספיחת מיים[24].
התכלות טבעית של זכוכית אורכת מיליון שנה. אומנם הזכוכית אינה מזהמת קרקע או מי תהום מכיוון שהיא עשויה מחומרים טבעיים בלבד, שאינם מתפרקים, אך העדר מיחזור גורם לנזק אקולוגי מסיבות שונות:
על מנת למחזר זכוכית, על הזכוכית הנאספת לעמוד בכמה תנאים:
דוגמה לתהליך המיחזור:
ב-2024 הכריזו על התקדמות בפיתוח זכוכית מחומרים ביולוגיים, פפטידים, שנוצרת באופן ספונטני במגע עם מים בטמפרטורת החדר. זכוכית כזו שקופה גם בתחום התת-אדום אותו זכוכית רגילה בולעת, ויכולה לתקן את עצמה אחרי שנסדקה[26][27][28]. מקדם השבירה של זכוכית זו דומה לזה של זכוכית רגילה, היא קל יחסית ליצורי באמצעותה עדשות קמורות והיא אף יכולה לשמש כדבק אופטי[28].
(באנגלית)
?Why is glass transparent סרטון המסביר מדוע הזכוכית שקופה ניפוח זכוכית, המפוח האנושי, 1938, ארכיון הסרטונים של AP
זכוכית, דף שער בספרייה הלאומיתSeamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
