虽然彩色玻璃的设计现在变得越来越绚丽，但它的制造技术自出现以来就基本没什么变化。本篇博客中，我们除了讨论这一艺术形式之美，还将研究隐藏在它制造背后的科学。
探索彩色玻璃艺术形式
我一直觉得彩色玻璃是一种非常有意思的艺术形式。每当路过装饰有彩色玻璃窗的建筑或教堂时，我总会被它深深地吸引。住在芝加哥时，我曾有幸参观过史密斯彩色玻璃窗博物馆。它是美国第一家专门展出彩色玻璃窗艺术的博物馆，展品中包含各种各样的彩色玻璃作品，从宗教场景、到当代场景，如下图所示。
最近，我又参观了波士顿 The Mary Eddy Baker 图书馆的地球厅。 这个三层楼高的彩色玻璃地球建于 1935 年，由 Chester Lindsay Churchill 设计，它按照每个国家间的精确地理关系绘制出了完整的地球，为我们提供了一个独特的视角来观察这个世界。在这次参观中，我还注意到另一个很有意思的物理元素，那就是室内的声场。房间的形状及所用建筑材料为它带来了一种很有意思的声音效果。其中之一便是回音廊，站在房间对角线的人们可以相互交谈，仿佛人就在身边一样。
受到这次体验的启发，我突然想去研究一下彩色玻璃的历史及它是如何制造的。
美观与实用性的完美结合
彩色玻璃中往往包含大量颜色和复杂设计，这是一种相当吸引眼球的艺术形式。它既是艺术，也是手工艺品，要制作这些采光装饰品，不仅需要艺术天分，还需要相当的工程技巧才能将它们组装在一起。
12 世纪时，彩色玻璃随着哥特式大教堂的兴盛而兴起，彩色玻璃窗被广泛用于大教堂和教堂中。除了能增加建筑结构的美感，这时期的彩色玻璃窗也被看作是一种教育资源，可以向广大不识字的民众讲述圣经故事。
13 世纪的彩色玻璃窗。（“沙特尔大教堂的彩色玻璃窗建于 13 世纪，其中大量使用了钴蓝色、绿色和紫褐色玻璃，用琥珀色展示细节，并用闪耀的红色来显示边框” 图片由 MOSSOT 自行拍摄。由 Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0 授权，并通过Wikimedia Commons 分享。）
随着那个年代的建筑变得更加华丽，彩色玻璃窗也顺应这一潮流，变得更大更精致。虽然彩色玻璃的发展在文艺复兴时期陷入了停滞，但后来人们对中世纪教堂又重新产生了兴趣，再加上对中世纪玻璃设计和制造原理的复原，彩色玻璃这一艺术形式得到了复兴。随着人们重燃兴趣，也把对彩色玻璃艺术的需求推向了新的高度。
现在我们已经了解了它的历史，接着让我们再来看下彩色玻璃的发展吧。
从材料到制造：生产过程
我们可以首先将精力重点放在玻璃的制造上。在中世纪，玻璃厂建成后往往都需要大量的硅供应。这一材料在极高的热量下才会熔化，人们加入铅类材料来降低它的熔点，然后加入类似石灰的物质对玻璃熔化进行稳定。
在玻璃仍处于熔化状态时，向混合物中加入金属氧化物粉末能创造出各种颜色。例如，钴可用于生产蓝色玻璃、铬和铁氧化物可用于生产绿色玻璃，金则可用于生产红宝石色的玻璃。
当混合氯化金和熔融的玻璃来产生红变时，这些艺术家们其实是在做着类似纳米技术学家的工作。混合物中会产生微小的黄金球体，它可以吸收和反射阳光并由此显示出深红色。如想要近距离观察光在这个金球上的散射，可以看一下这个模型。
在生产的下一步，会有几种不同的方法来处理熔融的玻璃。让我们先来讨论下古代彩色玻璃窗的两种不同生产方法：遮光玻璃（也称“手吹”圆柱）和冕玻璃。
制造遮光玻璃时，会用一根吹管从正在熔炉中加热的锅中蘸取一团熔融的玻璃。一旦形成合适的形状，就会向熔融的玻璃中吹入一个空气泡。随即会使用金属工具将这一团熔融的玻璃塑造成长的圆柱形，在重新加热熔融玻璃时会再次重复这一步骤。在该阶段，圆柱的底部被移除，做成期望的形状后，将熔融的玻璃进行冷却。打开圆柱的一端后，玻璃被置于一个不同的炉中，加热并变平，然后在退火炉中冷却。
同时，在冕玻璃 的制造中，会向一团熔融的玻璃中吹入一个空气泡。用手旋转这团玻璃，或在类似彩陶纺轮的桌子上进行操作。熔化的气泡会因快速旋转带来的力而展开变平，然后可将玻璃切成几个小片。虽然这种手工吹制方法仍然用于今天的玻璃制造，但不会用于大规模的彩色玻璃生产。
更现代的彩色玻璃生产方法是压制玻璃。在这项技术中，熔化的玻璃被倒入金属或石墨桌上。随即用一个大金属圆柱将玻璃卷成一片，这可以通过手工或机器完成，然后进行退火。该技术最早在 19 世纪 30 年代中期开始商用，直到现在依然被广泛采用。
制作窗户
然后就到了对窗户图案的设计。过去，艺术家会为最终设计制造一个小尺度模型。中世纪时，这类绘图会被直接绘制在一个经水洗的桌子表面，并在其上对窗子进行切割、绘制和拼装。窗子的整体图案被分成一个个的小块，这种小尺度的设计将作为整体窗户图案中每一小块玻璃的模板。
设计完成后，对各色玻璃进行切割以匹配选定的位置。多年以来，人们开发出了多种绘制和着色技术，希望进一步改进彩色玻璃的设计。例如，硝酸银着色可产生黄色，能帮助改进边框和光环；人们还开发出了一种名为Cousin 玫瑰的着色，使艺术家可以更好地表现人体的色调。
最后一步，窗户片中被加入称作嵌条的分隔条，之前为铅条，近代则采用铜条。连接处随即被焊接在一起，在玻璃和分隔条间嵌入油性水泥，以保证稳定，并减少可能发生的摇晃。
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