音叉型水晶振動子はどうして振動するのですか？

質問

時計などに入っている音叉型水晶振動子は、どうして振動するのですか？
電圧をかけることで、水晶が歪むことは知っていますが、なぜ歪むんでしょうか？
内部の電場が変化し、電荷がどうにかなるというのを聞いたことがありますが、どう変化するのかが全くわかりませんでした。

どうか教えていただけますか。

回答No.2

久保 泰臣（@omi3_）

>内部の電場
エンジンはレシプロで十分、と思っている私は不明です。

岩石も含めて、結晶は変形させると電圧を発生させます。
圧電効果と言い、逆に、電圧を加えると変形します。
ロッシェル塩は古典で、丈夫なチタン酸カルシウムが、
ライターの着火に利用されています。

　音叉型となった理由
結晶の大きさを適当にすると、ある周波数で高Qで共振し、
多くは1,000,000Hz～20,000,000Hz です。
省電力になる 32,768Hzは、共振周波数があまりにも低いので、
バネの共振の様に、ヤング定数を小さくするために、
共振する部分を、細く長く、おもりを遠く、に工夫したものです。

スマホに使う、2,000,000,000Hzが欲しい場合は、
2^10乗倍などとします。

回答No.1

terminator_5

水晶は4本の腕を持つケイ素原子同士を酸素原子の二本の腕で結合したような結晶構造をしていますが、酸素の二本の腕は直線状ではなく一定の角度を持っているため、電気的な片寄りが生じています。

外部から電場が加わると結合角度に変化が生じて結晶が歪んだり、逆に結晶に応力を加えると電場が生じたりするようですね。

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