有趣問題–石英錶如何運作?
文﹕張啟聰   

石英晶體
圖一  石英晶體

石英錶如何運作?如何分辨石英錶和機械錶?

顧名思義,石英錶內一定有石英。石英是由矽和氧兩種元素所組成的,化學成份是二氧化矽,說穿了其實就和我們常常見到的沙粒的成份相同。但是石英與沙粒有一個基本分別。石英是原子排列得很整齊的「晶體」,而沙粒的原子排列就較為混亂,所含的雜質亦多。石英晶體是一種壓電材料 (你還記得甚麼是壓電嗎?),當它受壓時表面會產生電壓。反過來說,假如在它的表面接上電壓,晶體的形狀也會作出很輕微的改變。試試想像在壓電材料的表面接上交流電。由於電壓的方向不斷變化,材料的形狀便會週期性地改變,也就是說,材料作出振動了!而且,這種振動是十分穩定的,幾乎不為溫度所影響。把石英表面因電壓導致的振動訊號,利用電子技術放大,推動指針,這就是「石英錶」最基本的原理。當然,這只是很粗略的描述,實際的原理要複雜得多。

有趣的是,我們可以憑手錶秒針的運動模式推斷手錶的運行原理。如果手錶上的秒針是一秒一秒地跳動的話,這便是石英錶了。相反,秒針連續不斷地運行的便是機械手錶,可能要發條子的!比起機械手錶,石英錶受地心吸力的影響要少得多,一般來說比較準確。

另一方面,石英晶體的化學特性十分穩定,在一般情形下它的化學成份不容易被環境所改變,所以在工業上有很廣泛的用途。最近甚至有人預言,舉世聞名的「矽谷」早晚會易名為「石英谷」呢!