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光学応用製品光学応用製品の基礎知識―水晶の基本

水晶の基本物性

水晶の化学式はSiO2で、三方晶系の結晶です。ちなみに同じSiO2の石英ガラスは非晶質(アモルファス)で結晶ではありません。
水晶は代表的な圧電体であり、圧力が加わると電気が発生します。なお非強誘電体の有極性圧電結晶であるため、圧電セラミックスのように分極処理(電荷の極性を揃える)不要です。
光学的には複屈折性を持った結晶であり、波長板の材料として広く使用されています。

組成 SiO2(ケイ素の酸化物の結晶体)
結晶系 三方晶系
点群 32(Z軸に 120°、X軸に 180°の回転対称構造)
空間群 P3221(右水晶)、P3121(左水晶)
比重 2.65 × 103 kg/m3(2.65g/cc)
モース硬度 7(普通の鉱物より硬く、ダイヤモンドより軟)
溶融点 1723 to 1750°C(相転移点は 573°C)
化学的物性 常温常圧下ではフッ素化合物以外には溶解せず
高温高圧下では水溶液(特にアルカリ水溶液)に溶解する

天然水晶、人工水晶の違い

天然水晶外観

天然水晶形状

天然産の安定なSiO2の単結晶(三方晶系結晶体)

人工水晶外観

人工水晶形状

天然水晶は形状が不定形であり、取り扱いが困難です。人工水晶とは、取り扱いを容易にする為、ある一定の形状となる様に工業的に結晶育成したものです。