见光变色的玻璃

见光变色的玻璃

玻璃，是我们生活中不可缺少的一种材料。各种建筑物的窗子、灯罩、灯泡，生活中常用的玻璃瓶、玻璃杯、玻璃镜、玻璃板，化学及其他科研工作用到的各种玻璃仪器等等，都是玻璃的杰作。

玻璃的历史比较悠久，相传在5000多年前，古埃及人偶然发现在烧饭后留下的灰烬中有一些透明、光滑、发亮的珠子，这是世界上最早出现的玻璃，是烧饭时草木灰和砂粒在高温下发生了化学反应后形成的。从此，人们学会了人工制造玻璃的技术。

彩色玻璃窗

现在，一般制造玻璃的主要原料是石英(SiO₂)、石灰石(CaCO₃)和纯碱(Na₂CO₃)。将这些原料研碎成粉末，按一定的比例混合，放在熔炉里加强热熔炼，这些原料便发生化学变化，成为熔化的玻璃，加工后即可制成普通的玻璃。由于石英的用量最多，所以普通玻璃的主要成分是硅酸钠(Na₂SiO₃)、硅酸钙(CaSiO₃)和石英熔化在一起所得到的物质。跟金属相比，玻璃虽有易碎的毛病，但却有个奇特的性质，把它加热后，它便逐渐软化直至熔融。因此，加工玻璃时，都是在软化或熔融状态下，用吹或压的方式将它制成各种形状，待冷却后玻璃便固定成形了。

随着科学技术的进步，玻璃生产发展很快。现在，玻璃的品种越来越多，其用途也越来越广，如变色玻璃就是其中的一个典型代表。在骄阳似火的夏季，人们外出时，常会戴上太阳镜或变色眼镜。这种眼镜能防止强烈阳光对眼睛的刺激，使人看东西更加柔和，起到保护眼睛的作用。小小的眼镜，为什么会有这么大的本事?

原来，太阳镜的镜片是由一种特殊的玻璃制作的，它具有奇特的光色互变的性能，能够随外界光照的强弱而自动改变颜色的深浅。经紫外线或日光照射后，这种玻璃的颜色就会变暗，一般外界光越强，它变色越快，颜色加深，透光率下降。而当外界光照去除后，它又能恢复到原来的颜色。这种随光变色的玻璃，叫做光色玻璃或光致变色玻璃，人们习惯称它为变色玻璃。

变色玻璃是如何变色的呢?要弄清楚这个问题，就必须知道它和普通玻璃有什么不同。这种变色玻璃，是以普通玻璃的成分为基础，在其中加入一定量的卤化银微小晶粒，如氯化银、溴化银、碘化银或它们的混合物，再经过熔制退火和适当的热处理制成的。卤化银是一种见光能分解的物质，它在光照射下，便会分解成卤素和金属银，其反应为:

汽车的挡风玻璃就是有机玻璃制成的

生成的无数不透明的黑色微小银粒，密密麻麻地分布在玻璃内部，它对可见光区域的各种波长的光均有相同程度的吸收，使玻璃颜色变暗。光线越强，生成的银粒越多，对光的吸收越强，玻璃的颜色也就越深。为什么没有阳光照射时，变色玻璃的颜色又会变成浅色呢?原来，在制造变色玻璃时，还要加进极少量的铜、锡、锑、砷等的氧化物。由于玻璃本身的惰性和不渗透性，分解出来的卤素和银粒被紧紧地束缚在原地，只要光照减弱，银和卤素在氧化铜等氧化物的催化作用下，又会重新化合成卤化银:

于是变色玻璃的颜色就变浅。所以，变色玻璃变色的秘密在于不同条件下，卤化银的分解和重新化合。

明白了变色玻璃的光色互变原理，我们可以将它当作“特殊相纸”使用。如在一块变色玻璃上，贴上一幅剪纸图案，然后放在光下照射，不一会儿，玻璃上便会出现黑白分明的剪纸图像，再将这块玻璃置于暗处，图像就会消失，玻璃又恢复原样。与普通相纸不同的是，变色玻璃可以重复使用。

现在，变色玻璃的应用已经非常普遍。除用于制作变色眼镜外，它还是汽车、飞机、轮船等挡风玻璃的最佳材料。例如将它安装在汽车上，无论车外光线怎样变化，车内的变化也很小，这样既可保护驾驶员的视力，也可使车内的乘客免遭太阳的强辐射。在建筑行业，变色玻璃还可作为门窗、玻璃墙壁的材料，由于它能够随着太阳光的强弱自动调节光亮，不需再挂窗帘挡光，被人称为“玻璃窗帘”。

利用卤化银见光分解的性质，就能制造出不同凡响的变色玻璃，这其中，既有科学家们的辛勤劳动，也有他们聪明才智的巧妙发挥。做任何科学研究，除了需要刻苦的精神外，还应该具有这种“巧”劲。

其实，玻璃家族中还有许多新成员，如“微晶玻璃”，它具有耐高温(1300℃才软化)、耐腐蚀、耐热冲击等性能，可作现代导弹头的雷达罩和特殊轴承等。又如“玻璃光导纤维”，可传递光束或图像等信息，常用作光通信材料。此外，还有导电玻璃、光敏玻璃等。总之，各种各样的玻璃，色彩缤纷，光怪陆离，为美化人们的生活发挥着重要作用。