自然界存在的固體狀態(tài)物質(zhì)，按照物質(zhì)形態(tài)可分為結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)。固體金屬、天然寶石、水晶等都是結(jié)晶態(tài)物質(zhì)，玻璃是典型的非晶態(tài)物質(zhì)，也有許多固態(tài)物質(zhì)既包含了結(jié)晶態(tài)部分，也包含了非晶態(tài)部分，如陶瓷、水泥等。區(qū)分結(jié)晶態(tài)和非晶態(tài)的最本質(zhì)特征就是構(gòu)成該物質(zhì)的原子或分子的排列是遠(yuǎn)程有序還是遠(yuǎn)程無序的。玻璃作為非晶態(tài)的無機(jī)物質(zhì)，是熔體經(jīng)過冷卻作用而形成的，在冷卻的過程中，熔體黏度逐漸變大，玻璃可以被看作過冷卻的液體，避免了析晶的可能。玻璃具有較高的硬度，較大的脆性和一定光譜范圍內(nèi)較高的透過率。一般來說，玻璃具有各向同性的物理性能，與晶體所表現(xiàn)的各向異性完全不同。另外，玻璃還具有性能漸變性，從熔融狀態(tài)到固體狀態(tài)的性質(zhì)變化是連續(xù)和可逆的；玻璃還具有介穩(wěn)性，與晶體相比，玻璃具有更高的內(nèi)能，在一定條件下有自動晶體化的趨勢。根據(jù)用途的不同，組成玻璃的成分也會有很大的變化。單組份的SiO是大多數(shù)日用玻璃的基礎(chǔ)成分；稀土離子摻雜的硅酸鹽、磷酸鹽或氟磷酸鹽玻璃常作為固體激光工作截至；硫系化合物玻璃在近紅外中紅外光譜范圍內(nèi)具有較高的透過率，圖1為光學(xué)玻璃的幾種主要組成部分。

　　圖1：光學(xué)玻璃的組成部分1. 玻璃的結(jié)構(gòu)學(xué)說玻璃結(jié)構(gòu)學(xué)說主要包括無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說、晶子學(xué)說和新的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說。1.1 無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說是1932年有查哈里阿生提出的。針對最常見的硅酸鹽玻璃系統(tǒng)，無規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型認(rèn)為組成該類玻璃的最基本單元是一個硅原子和周圍四個氧原子所形成的硅氧四面體[SiO4]，如圖2所示。

　　圖2：硅酸鹽玻璃中的硅氧四面體各硅氧四面體之間按照頂角相互連接的方式在三維空間范圍形成無序的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，整個晶體中不在于對稱性與周期性體系。同時連接兩個硅氧四面體的氧原子或兩個四面體共頂點的那個樣子被稱為橋氧，而非共頂點的氧原子稱為非橋氧，如圖3所示。

　　圖3：兩個硅氧四面體的共頂點連接熔石英玻璃就是由硅氧四面體組成的無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)硅酸鹽（或磷酸鹽、硼酸鹽等）中存在堿金屬或堿土金屬氧化物（Na

　　O，BaO，CaO）時，硅氧四面體的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)就會被打斷，在某些[SiO

　　]之間的空隙中便會均勻而無序地分布著堿金屬離子或堿土金屬離子。無規(guī)網(wǎng)絡(luò)理論認(rèn)為，組成這些玻璃的基本結(jié)構(gòu)單元是里硅氧四面體、磷氧四面體或硼氧三角體（硼氧四面體）等，它們能夠形成三位或?qū)訝畹臒o規(guī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此學(xué)說的提出能夠很好地解釋玻璃的各向同性，內(nèi)部性質(zhì)的均勻性，隨成分變化玻璃性質(zhì)連續(xù)變化等基本特征。1.2 晶子學(xué)說晶子學(xué)說認(rèn)為玻璃是由無數(shù)的“晶子“及非晶態(tài)物質(zhì)所組成的，晶子不同于一般意義上的微晶，而是帶有點陣變形的有序排列區(qū)域，晶子分散于非晶介質(zhì)中，從晶子區(qū)到非晶區(qū)的過渡是逐漸完成的，之間沒有明顯的界限。晶子學(xué)說揭示了玻璃中存在著結(jié)構(gòu)的近程有序性與微不均勻性。但是晶子學(xué)說沒有把晶子的大小與數(shù)量以及晶子的化學(xué)成分是什么這兩個關(guān)鍵問題說清楚。1.3 新的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說新的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說強(qiáng)調(diào)離子電場強(qiáng)度與配位數(shù)對玻璃形成及其性質(zhì)變化的影響。根據(jù)陽離子與氧離子鍵的單鍵力大小把形成玻璃的氧化物分為三類：

　　網(wǎng)絡(luò)形成體（Glass Formers），能獨立形成網(wǎng)絡(luò)的玻璃生成體氧化物（單鍵強(qiáng)度大于334.94kJ/mol）；

　　網(wǎng)絡(luò)中間體（Intermediates），在一定條件下能進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的中間體氧化物（單鍵強(qiáng)度在250 kJ/mol到330 kJ/mol之間）；

　　網(wǎng)絡(luò)外體（Modifiers），只能破裂網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)外體氧化物（單鍵強(qiáng)度小于251.12 kJ/mol）。

　　根據(jù)單鍵能大小，可以判斷該氧化物在玻璃中所起的作用。新的無規(guī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認(rèn)為，陽離子在無規(guī)則的玻璃網(wǎng)絡(luò)中所處的位置不是任意，二十有一固定的配位關(guān)系。多面體單元的排列也有一定的規(guī)律，在玻璃種可能不只存在一種網(wǎng)絡(luò)，因而此理論也就承認(rèn)了玻璃結(jié)構(gòu)中的近程有序和微不均勻性。可以認(rèn)為，玻璃是具有近程有序（晶子），遠(yuǎn)程無序的非晶物質(zhì)，即具有非晶-晶子結(jié)構(gòu)。2. 氧化物玻璃的結(jié)構(gòu)二氧化硅玻璃又稱熔石英玻璃，由硅氧四面體[SiO

　　]組成的三維無規(guī)骨架構(gòu)成。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整、堅實，決定了熔石英玻璃具有非常高的熔融溫度、軟化溫度，較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度以及較低的熱膨脹系數(shù)。熔石英玻璃還具備了化學(xué)性能穩(wěn)定、光譜透過范圍寬、耐高溫變形、電絕緣等特性，是一種在光學(xué)上得到廣泛應(yīng)用、性能優(yōu)異的光學(xué)材料。三氧化二硼（B

　　具有較低的軟化溫度、較差的化學(xué)穩(wěn)定性與較大的熱膨脹系數(shù)。基于這樣的特性，B

　　單組份玻璃一般沒有實用價值，常常與氧化硅、堿金屬氧化物一起形成多組分玻璃，以此調(diào)節(jié)玻璃的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)。在多組分玻璃中，，B

　　含量的增加，玻璃的物理化學(xué)性質(zhì)，如折射率、化學(xué)穩(wěn)定性、熱膨脹系數(shù)等都會產(chǎn)生反常的現(xiàn)象，出現(xiàn)極大值或極小值，這樣的反?，F(xiàn)象源于硼原子在玻璃中的配位數(shù)隨著硼含量的變化而發(fā)生變化。五氧化二磷（P

　　]的立體形式存在，同時由于P原子外層電子數(shù)為5，因此磷氧四面體的四個鍵中有一個是雙鍵，使[PO

　　]產(chǎn)生變形。四面體以頂角相連，但在雙鍵的一端四面體連接斷裂。因此，以[PO

　　]為基本玻璃形成體單元組成的磷酸鹽玻璃的軟化溫度與化學(xué)穩(wěn)定性都較低。在光學(xué)上，磷酸鹽玻璃常用作低色散玻璃。單元玻璃系統(tǒng)（如SiO

　?。┲屑尤胱鳛榫W(wǎng)絡(luò)外體的堿金屬氧化物R2O及堿土金屬氧化物RO后，硅氧四面體間的一端連接斷裂，堿金屬離子與堿土金屬離子就失去對氧離子的控制，游離于四面體網(wǎng)絡(luò)的空隙中，使得原本牢固、完整的三維網(wǎng)絡(luò)變得破碎，從而能夠有效地降低玻璃的熔融溫度，降低玻璃的制備成本。同時，在熔石英玻璃中加入堿金屬與堿土金屬氧化物能夠降低玻璃的軟化溫度、化學(xué)穩(wěn)定性，增加熱膨脹系數(shù)。在光學(xué)上，由于玻璃結(jié)構(gòu)的變化，會影響到玻璃的折射率、紫外吸收、紅外吸收、色散等特性。除了極少數(shù)單元系統(tǒng)及二元系統(tǒng)玻璃以外，大多數(shù)實用化的玻璃均為多組分的玻璃系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)中將會包括不止一種玻璃生成體和中間體氧化物，以及多種玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體氧化物。常見的K9冕牌玻璃的基礎(chǔ)成分為15(K

　　]等基本結(jié)構(gòu)單元，從而形成三維或者二維的連續(xù)骨架結(jié)構(gòu)。（2）網(wǎng)絡(luò)中間體，如BeO、Al

　　、ZnO、MgO等氧化物，當(dāng)中間體氧化物獲得由堿金屬或堿土金屬氧化物所提供的游離氧時，能形成四面體進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)。（3）網(wǎng)絡(luò)外體，包括Li

　　等，在玻璃中能給出游離氧，而金屬離子游離于網(wǎng)絡(luò)的間隙，當(dāng)游離氧不足時中間體的作用相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)外體。3. 非氧化物玻璃的結(jié)構(gòu)氧化物玻璃占了玻璃種類的絕大數(shù)，由于陰離子只有O

　　，所以制備過程相對簡單，一般在大氣環(huán)境下或氧化氣氛中熔煉獲得金沙集團(tuán)1862cc成色，無需特別的氣氛保護(hù)，因而制造成本低，玻璃結(jié)構(gòu)緊密，化學(xué)穩(wěn)定性好。非氧化物玻璃，其陰離子全部或部分為鹵素離子、硫、硒等VI族陰離子，或者玻璃是由VI族單質(zhì)及多元化合物組成。雖然非氧化物玻璃所占的種類不多，但在特定的領(lǐng)域卻有非常重要的應(yīng)用，如透光范圍從0.2um到中紅外7-8um的氟鋯酸鹽玻璃，該組成玻璃無毒、不易潮解，以此材料制備的光纖最低損耗已經(jīng)達(dá)到了0.65dB/km（2.59um）。而As

　　（10.6um）激光器的傳能光纖。S和Se等VIA族元素能夠單獨形成玻璃，一般形成鏈狀的非晶聚合物S

　　，其中對于硫的玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)的研究表明由8個硫原子構(gòu)成一種螺旋鏈的結(jié)構(gòu)較為常見，而硒也常生成8個分子環(huán)以及每圈含3個原子的長螺旋鏈，以及環(huán)與鏈的混合。對于硫化物，硒化物以及銻化物玻璃而言，一般是形成鏈狀或者層狀的玻璃結(jié)構(gòu)，因而玻璃的熔化溫度、軟化溫度都較低，熱膨脹系數(shù)較高。如果在這些玻璃中加入Ge，Si等元素后，由于玻璃中會形成[GeSe

　　等物質(zhì)能夠有效地修飾網(wǎng)絡(luò)，而堿金屬氟化物起到打斷網(wǎng)絡(luò)的作用，使得玻璃結(jié)構(gòu)趨向于層狀或鏈狀，而加入較多量的堿土金屬氟化物，能使玻璃不易析晶和分相。