Большая Советская Энциклопедия (КВ)

Большая Советская Энциклопедия

Квартоль

Кварто'ль (от лат. Quartus — четвёртый) в музыке, ритмическая фигура; см. Ритмическое деление.

Квартсекстаккорд

Квартсекстакко'рд (муз.), одно из обращений трезвучия.

Кварц

Кварц (нем. Quarz), минерал; под названием К. известны две кристаллической модификации двуокиси кремния SiO₂: гексагональный К. (или a-К.), устойчивый при давлении в 1 атм (или 100 кн/м²) в интервале температур 870—573 °С, и тригональный (b-К.), устойчивый при температуре ниже 573 °С (см. Кремнезёма минералы). b-К. наиболее широко встречается в природе. Он кристаллизуется в классе тригонального трапецоэдра тригональной системы. Кристаллическая структура каркасного типа построена из кремне-кислородных тетраэдров (рис. 1), расположенных винтообразно (с правым или левым ходом винта) по отношению к главной оси кристалла. В зависимости от этого различают правые и левые

структурно-морфологические формы кристаллов (рис. 2), различающиеся внешне по симметрии расположения некоторых граней (например, трапецоэдра и др.). Отсутствие плоскостей и центра симметрии у кристаллов К. обусловливает наличие пьезоэлектрических и пироэлектрических свойств (см. Пьезоэлектричество).

Наиболее часто кристаллы К. имеют удлиненно-призматический облик с преимущественным развитием граней гексагональной призмы и двух ромбоэдров (головка кристалла). Реже кристаллы принимают облик псевдогексагональной дипирамиды. Внешне правильные кристаллы К. обычно сложно сдвойникованы, образуя наиболее часто двойниковые участки по т. н. бразильскому или дофинейскому законам. Последние возникают не только при росте кристаллов, но и в результате внутренней структурной перестройки при термических a — b переходах, сопровождаемых сжатием, а также при механических деформациях (см. Двойникование). Цвет кристаллов, зёрен, агрегатов К. самый разнообразный: наиболее обычны бесцветные, молочно-белые или серые К. Прозрачные или полупрозрачные красивоокрашенные кристаллы, называются особо: бесцветные, прозрачные — горный хрусталь; фиолетовые — аметист; дымчатые — раухтопаз; чёрные —морион; золотисто-жёлтые — цитрин. Различные окраски обычно обусловлены структурными дефектами при замене Si⁴⁺ на Fe³⁺ или Al³⁺ с одновременным вхождением в решётку Na¹⁺, Li¹⁺ или (ОН)^1-. Встречаются также сложно окрашенные К. за счёт микровключений посторонних минералов: зелёный празем — включения микрокристалликов актинолита или хлорита; золотистый мерцающий авантюрин— включения слюды или гематита, и др. Скрытокристаллические разновидности К.— агат и халцедон — состоят из тончайших волокнистых образований. К. оптически одноосный, положительный (см. Кристаллооптика). Показатели преломления (для дневного света l = 589,3): n_e= 1,553; n_o = = 1,544. Прозрачен для ультрафиолетовых и частично инфракрасных лучей. При пропускании светового плоскополяризованного луча по направлению оптической оси левые кристаллы К. вращают плоскость поляризации влево, а правые — вправо. В видимой части спектра значение угла вращения (на толщину пластинки К. в 1 мм) меняется от 32,7 (для l 486 нм) до 13,9° (728 нм). Значение диэлектрической проницаемости (e_ij), пьезоэлектрического модуля (d_jj) и упругих коэффицентов (S_ij) следующие (при комнатной температуре): e₁₁ = 4,58; e₃₃ = 4,70; d₁₁= —6,76Ч10^{– 8}; d₁₄ = 2,56Ч10^{– 8}; S₁₁= 1,279; S₁₂ = — 0,159; S₁₃ = —0,110; S₁₄ = —0,446; S₃₃= 0,956; S₄₄ = 1,978. Коэффиценты линейного расширения составляют: перпендикулярно оси 3-го порядка 13,4Ч10^{– 6} и параллельно оси 8Ч10^{– 6}. Теплота превращения b — a К. равна 2,5 ккал/моль (10,45 кдж/моль). Твёрдость по минералогической шкале 7; плотность 2650 кг/м³. Плавится при температуре 1710 °С и застывает при охлаждении в т. н. кварцевое стекло. Плавленный К.— хороший изолятор; сопротивление кубика с ребром в 1 см при 18 °С равно 5Ч10¹⁸ом/см, коэффицент линейного расширения 0,57Ч10^{– 6}см/ °С. Разработана экономически выгодная технология выращивания монокристаллов синтетический К., который получают из водных растворов SiO₂ при повышенных давлениях и температурах (гидротермальный синтез). Кристаллы синтетического К. обладают стабильными пьезоэлектрическими свойствами, радиационной устойчивостью, высокой оптической однородностью и др. ценными техническими свойствами.

Природный К.— очень широко распространённый минерал, является существенной составной частью многих горных пород, а также месторождений полезных ископаемых самого разнообразного генезиса. Наиболее важные для промышленности кварцевые материалы— кварцевые пески, кварциты и кристаллический монокристальный К. Последний встречается редко и очень высоко ценится. В СССР главнейшие месторождения кристаллов К.— на Урале, в УССР (Волынь), на Памире, в бассейне р. Алдан; за рубежом — месторождения в Бразилии и Малагасийской Республике. Кварцевые пески — важное сырьё для керамической и стекольной промышленности. Монокристаллы К. находят применение в радиотехнике (пьезоэлектрические стабилизаторы частоты, фильтры, резонаторы, пьезопластинки в ультразвуковых установках и т.д.); в оптическом приборостроении (призмы для спектрографов, монохроматоров, линзы для ультрафиолетовой оптики и т.д.). Плавленый К. применяют для изготовления специальной химической посуды. К. также используется для получения химически чистого кремния. Прозрачные, красивоокрашенные разновидности К. являются полудрагоценными камнями и широко применяются в ювелирном деле.

Лит.: Шубников А. В., Кварц и его применение, М.— Л., 1940; Лазько Е. М., О генезисе хрусталеносных образований и промышленных типах месторождений пьезокварца, М., 1958 (Тр. Всесоюзного н.-и. ин-та минерального сырья, т. 2,

в. 1).

В. П. Бутузов.

Рис. 2. Левый и правый кварц.

Рис. 1. Структура кварца.

Кварцевая керамика

Ква'рцевая кера'мика, керамические материалы, вырабатываемые на основе кварцевого стекла, отличающиеся высокой химической и термической стойкостью. Основное отличие К. к. от кварцевого стекла — пористость, обусловливающая меньшую теплопроводность и пониженные механическая прочность и объёмную массу К. к. Изделия из К. к. формуют способами шликерного литья, полусухого прессования, горячего литья и обжигают при температуре 1200—1300 °С (см. ст. Керамика). К. к. применяют в ракетной технике для изготовления головных частей ракет, обтекателей антенн, сопел ракетных двигателей, а также для футеровки печей, теплообменников и др. тепловых агрегатов. Пенокварц (разновидность К. к.) перспективен как материал для тепловой защиты в космической технике.

Кварцевое стекло

Ква'рцевое стекло', однокомпонентное силикатное стекло, получаемое плавлением природных разновидностей кремнезёма — горного хрусталя, жильного кварца и кварцевого песка, а также синтетической двуокиси кремния. Различают два вида промышленного К. с.: прозрачное (оптическое и техническое) и непрозрачное. Непрозрачность К. с. Придает большое количество распределенных в нем мелких газовых пузырьков (диаметром от 0,03 до 0,3 мкм), рассеивающих свет. Оптическое прозрачное К. с., получаемое плавлением горного хрусталя, совершенно однородно, не содержит видимых газовых пузырьков; обладает наименьшим среди силикатных стекол показателем преломления (n_D = 1,4584) и наибольшим свето-пропусканием, особенно для ультрафиолетовых лучей. Для К. с. характерна высокая термическая и химическая стойкость; температура размягчения К. с. 1400 °С. К. с. хороший диэлектрик, удельная электрическая проводимость при 20 °С—10^{– 14} — 10^{– 16}ом^{– 1}м^{– 1}, тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 °С и частоте 10⁶гц — 0,0025—0,0006. К. с. применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям.

П. Д. Саркисов.

Кварцевые часы

Ква'рцевые часы', прибор для точного измерения времени; ход К. ч. определяется колебаниями кварцевого генератора. Точность отсчёта времени определяется постоянством (стабильностью) частоты колебаний кварцевого резонатора и его добротностью. Т. к, частота n прецизионного кварцевого резонатора всё же зависит от температуры (Dn/n 10^{– 8} на 1 °С), то его помещают в термостат, в котором поддерживается постоянная температура с точностью до 0,001 °С.

К. ч., помимо кварцевого генератора, содержат преобразователи частоты колебаний (делители и умножители частоты), синхронный двигатель, приводящий в движение стрелочные часы (или устройство цифрового отсчета) и контактное устройство для подачи сигналов точного времени (рис.). К. ч. обычно снабжены устройством, выдающим набор стандартных частот для измерит, целей. В службе времени применяются одновременно 2 или 3 экземпляра К. ч., частоты которых сравниваются друг с другом, с квантовым стандартом частоты, а также с данными астрономич. наблюдений.

М. Е. Жаботинский,

Литература: Клеменс Г., Эталоны времени и частоты, «Успехи физических наук», 1957, т. 62, в. 4.

Блок-схема кварцевых часов.

Кварцевый генератор

Ква'рцевый генера'тор, маломощный генератор электрических колебаний высокой частоты, в котором роль резонансного контура играет кварцевый резонатор — пластинка, кольцо или брусок, вырезанные определённым образом из кристалла кварца. При деформации кварцевой пластинки на её поверхностях появляются электрические заряды, величина и знак которых зависят от величины и направления деформации. В свою очередь, появление на поверхности пластины электрических зарядов вызывает её механическую деформацию (см. Пьезоэлектричество). В результате этого механические колебания кварцевой пластины сопровождаются синхронными с ними колебаниями электрического заряда на её поверхности и наоборот. К. г. характеризуются высокой стабильностью частоты генерируемых колебаний: Dn/n, где Dn — отклонение (уход) частоты от её номинального значения n составляет для небольших промежутков времени 10^{– 3}—10^{– 5}%, что обусловлено высокой добротностью (10⁴—10⁵) кварцевого резонатора (добротность обычного колебательного контура ~ 10²).

Частота колебаний К. г. (от нескольких кГц до нескольких десятков МГц) зависит от размеров кварцевого резонатора, упругости и пьезоэлектрической постоянных кварца, а также от того, как вырезан резонатор из кристалла. Например, для Х — среза кристалла кварца частота (в МГц) n=2,86/d, где d — толщина пластинки в мм.

На боковые поверхности кварцевой пластинки наносится слой серебра (электроды) либо её помещают в специальный держатель, представляющий собой обкладки конденсатора. Для получения высокой добротности резонатор помещают в вакуум и поддерживают постоянной его температуру с точностью до 0,001 °С. Мощность К. г. не превышает нескольких десятков Вт. При более высокой мощности кварцевый резонатор разрушается под влиянием возникающих в нём механических напряжений.