Что такое дисперсия камня

Время на прочтение статьи = 15 минут

Явление дисперсии вы не раз могли наблюдать в драгоценных камнях. Под этим загадочным словом понимают разложение цвета кристаллом на все цвет радуги. Вы непременно видели, как играет свет в украшениях с бриллиантами, он порой настолько красив, что от него невозможно оторвать взгляд. Более высокий коэффициент преломления дает более яркую игру, хотя так утверждать нельзя и следует знать несколько важных моментов. О том, что такое дисперсия камня и адуляризация, вы узнаете из следующей статьи.

Оптические эффекты в камне

Авантюриновый эффект (авантюресценция) – оптический эффект, проявляющийся в сверкании многочисленных мелких бликов внутри камня. Этот эффект обусловлен отражением от пластинчатых включений. Впервые этот эффект был обнаружен в стекле, полученном в Венеции. Там он был вызван медными частицами, случайно попавшими в стекло. Название произошло от итал. ventura – случай или удача. Позже природный камень, похожий на это стекло, был назван авантюрином. Этот эффект наблюдается в авантрине и солнечном камне.

Адуляризация
Адуляризация – эффект, характерный для лунного камня, разновидности адуляра

Адуляризация – эффект, характерный для лунного камня, разновидности адуляра. Ограненный в виде кабошона, он обладает голубовато-белым мерцанием, которое при повороте камня скользит по его поверхности. Причина адуляризации- пластинчатая внутренняя структура.
Александритовый эффект – изменение цвета камня в зависимости от освещения. Присущ многим минералам, наиболее ярко выражен у александрита.
Астеризм (звездчатость) – оптический эффект в виде трех-, четырех-, шести-, и двенадцатилучевой звезды, наблюдаемой при отражении света от упорядоченных включений или тончайших каналов в прозрачных или просвечивающих минералах. Встречается у рубина, сапфира, хризолита, шпинели, розового кварца и др.
Дисперсия. У бесцветных и отшлифованных камней иногда можно наблюдать красочную игру света, которая возникает в результате расщепления белого светового луча на лучи спектра(фиолетовый, синий, голубой желтый, оранжевый, красный). Это явление называется дисперсией. Оно .вызывает сияние, световую «игру» — важнейшее свойство прозрачных драгоценных камней. Дисперсия у отдельных камней различна. Отчетливо она проявляется только у бесцветных или слабо окрашенных камней, так как окраска камней ослабляет дисперсию, а огранка может ее усилить. Дисперсия ярко проявлена в бриллианте, цирконе, демантоиде, сфене, касситерите.
Иризация – яркая радужная цветовая игра на основе разложения света в месте трещин, включений, на поверхностях тонких пленок. Ярко проявлена у лабрадора.
Кошачий глаз – оптический эффект в виде тонкой переливчатой полоски, возникающей при отражении света от микроскопических параллельно ориентированных игольчатых включений или пустот. Этот эффект встречается у многих драгоценных и полудрагоценных камней. Различают кошачий глаз (зеленый), соколиный (голубой, синий), тигровый (коричневый, золотисто-желтый), и т.д.

Опалесценция – молочно-белый или голубоватый отлив, сияние, возникающее в результате рассеяния света мелкими (1 мк и меньше) включениями; наблюдается в обычном опале, розовом кварце и др.

Опализация – радужная игра цветов, обусловленная разложением света на слоях частиц кремнезема, содержащихся в камне; этот оптический эффект характерен для благородного опала.
Полихромная (зональная) окраска – разноцветная неравномерная окраска камня. Существуют два типа цветовой зональности – поперечно-полосатая (цветовые зоны расположена поперек кристалла) и концентрическая (цветовые зоны расположены вдоль его главной оси). Встречается у турмалина, топаза, кварца.

Опализация
Опализация – радужная игра цветов, обусловленная разложением света на слоях частиц кремнезема, содержащихся в камне

Твердость драгоценных камней определяется шкалой твердости Мооса. В этой шкале каждый минерал царапается всеми последующими и сам царапает все предыдущие минералы.
1 – тальк, 2 – гипс, 3- кальцит, 4 – флюорит, 5 – апатит, 6- ортоклаз, 7 – кварц, 8 – топаз, 9 – корунд, 10 – алмаз

Огранка – процесс обработки камня и его результат, характеризующийся определенным видом поверхностей, степень совершенства пропорций, симметрией и качеством финишной обработки.
Виды огранки: круглая (57, 17, или 33 грани), квадратная (33 грани), багет прямоугольный (33 грани), маркиз (55 граней), овал (57 граней), грушевидная (56 граней), сердце (57 граней), изумрудная, триллиант, бриолет, кабошон (шаровой и конический), звезда Кэра, ступенчатая, английский бриллиант.
Назначение огранки – максимально выявить красоту ограненного камня и помочь продемонстрировать присущие ему свойства. Для цветных камней главным является цвет, а для бесцветных – сверкание и «игра».

Блеск натуральных камней. Дисперсия

В основе двупреломления лежит различие в показателях преломления кристалла в зависимости от направления колебания проходящего через него света, тогда как дисперсия обусловлена различиями в показателе преломления в зависимости от цвета (длины волны) применяемого освещения. Поскольку значения этих двух свойств в числовом выражении иногда довольно близки, новички нередко путают их. Однако двупреломление, если только оно не исключительно высокое, на внешний вид камня почти не влияет, но имеет очень большую ценность для диагностики камня. Дисперсия же, будучи основой «огня» ограненного камня, оказывает значительное влияние на внешний вид камня, но ее ценность для диагностики незначительна.

Степень двупреломления минерала практически не связана с его показателем преломления и очень сильно зависит от атомной структуры кристалла: карбонаты и нитраты, например, имеют довольно низкие средние показатели светопреломления и очень высокое двупреломление. В то же время дисперсия (за некоторыми исключениями, как у алмаза) возрастает достаточно устойчиво с увеличением показателя преломления камня.

Поскольку речь идет о видимом свете, показатели преломления всех минералов постепенно растут от красного к фиолетовому концу спектра. Если нарисовать график, откладывая показатель преломления по оси ординат, а длину волны по оси абсцисс, то их соотношение будет выражено не прямой линией, а кривой, которая становится все круче по мере приближения к ультрафиолетовой области. Действительно, кривые дисперсии становятся бесконечно крутыми по мере того, как они приближаются к длине волны, при которой для рассматриваемого материала начинается основная полоса поглощения.

Твердые и жидкие материалы, обладающие наибольшей дисперсией, будут полностью поглощать свет сразу же за фиолетовым концом видимого спектра или в ближнем ультрафиолете, тогда как минералы с низкой дисперсией, например флюорит, кварц или чистый корунд, продолжают пропускать свет до 2000 А, что делает их пригодными для изготовления спектрографов и других оптических приборов.

Настольный спектрометр и измерение дисперсии

Все значения показателя преломления, приведенные в книгах или таблицах, даны для желтого (натриевого) света с длиной волны 5893 А, который повсеместно принят в качестве стандарта, и градуировка шкалы рефрактометра рассчитана на точную работу именно с этой длиной волны.
Угол, под которым изгибается или преломляется луч при вхождении в камень, зависит от светопреломления камня или его показателя преломления , который обратно пропорционален скорости света в веществе. Другими словами, показатель преломления среды может быть определен как скорость света в воздухе 2 , деленная на скорость света в среде.

Скорость света в воздухе равна приблизительно 186 ООО миль/с (300 000 км/с); с такой же огромной скоростью идет к нам свет от Солнца и звезд. В кварце (горный хрусталь, аметист) скорость света снижается примерно до 120 000 миль/с (194 000 км/с), а в алмазе даже до 76 860 миль/с (124 000 км/с).

Таким образом, алмаз, в котором скорость света, как отмечено выше, составляет 124 000 км/с по сравнению с 300 000 км/с в воздухе, имеет показатель преломления (300 000 : 124 000) =2,42, т. е. Самый высокий по сравнению с показателями преломления всех драгоценных камней, используемых в ювелирном деле, что обусловливает сверкающий, алмазный блеск камня.

Как уже было отмечено выше, каждый минерал имеет определенный показатель преломления, по которому он может быть определен с помощью рефрактометра; список этих показателей приведен в табл. 2.1 и в конце книги.

Для тех, кто хотел бы получить по крайней мере общее представление о работе прибора, который они используют, ниже приведено краткое описание основного принципа, на котором основаны все типы рефрактометров, применяемых для определения драгоценных камней. Однако те, кто хотел бы просто знать, как пользоваться прибором, но предпочитает уклониться от таких объяснений, может познакомиться с практическими рекомендациями, которые будут даны в разделе «Как применять рефрактометр».

Настольный спектрометр
Настольный спектрометр — прибор для измерения дисперсии

Для того чтобы понять принцип работы рефрактометра, обратимся к рис. 2.2. Предполагается, что на рисунке лучи света идут из более плотной среды в менее плотную, скажем из стекла в воздух. При этом лучи отклоняются в сторону от нормали NOM (обратный процесс по сравнению со случаем, рассмотренным на рис. 2.1).

Луч АО на границе раздела преломляется и идет в воздухе под большим углом, чем угол падения, вдоль OA’; небольшая часть света не проходит в воздух и отражается от границы внутрь среды падения и идет по линии OA”, как показано пунктирной линией.

Натуральные камни очень интересны за счёт своих оптических эффектов. После длительной и серьёзной ювелирной обработки нам открывается настоящая красота камня. Искристый огонь «сердца» украшения завораживает и пленяет. оскарзеленый бриллиантЭтот чудесный эффект игры, вспышки разноцветных искр вызывают такие свойства камня, как преломление и дисперсия света. очки

Проходя через кристалл, для белого света характерно не только преломление, но и разложение на спектральные цвета. Световой луч, который выходит через верх камня, состоит из волн разной длины, поэтому окрашен в красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый цвета.

У всех камней дисперсия разная. С увеличением показателя преломления возрастает и дисперсия. Важное свойство, которое делает бесцветные или слабо окрашенные камни ещё привлекательнее – высокий показатель дисперсии. В меньшей степени дисперсия проявляется для цветных минералов, т.к. эффект подавляется основным оттенком.

Дисперсия – расщепление кристаллом белого цвета на все цвета радуги.

Особенно сильна дисперсия у алмаза, именно благодаря этому показателю известно богатое сияние камня. Камни с высокой дисперсией, как правило, ограняют в сложные формы (к примеру, бриллиантовая огранка). В простые формы ограняют вставки с низкой дисперсией, подчёркивая таким образом глубину цвета.

При диагностики драгоценных камней дисперсия играет важнейшую роль, позволяя провести сравнение ювелирных вставок. Дисперсию света камней измеряют с помощью настольного спектрометра или отражательного гониометра. Это довольно сложный процесс, требуется большое количество дополнительный средств. Числовое значение дисперсии – это разница показателей преломления красного и фиолетового цвета. Стоит помнить, одинаковых камней нет! Каждый камешек сияет своим уникальный блеском!

Что такое «коэффициент преломления» и «дисперсия», и как их понимать

В ответ на вопрос, что такое «коэффициент преломления света», практически любой человек почти сразу ответит что-то типа «насколько луч света в камне отклоняется от прямой линии»… Логика понятна, мы все знаем, что луч света распространяется всегда прямо! Об особых условиях, типа наличия рядышком черной дыры, способной за счет сверхмощной гравитации искривить луч света, мы говорить не будет в виду отсутствия поблизости таких черных дыр.

дисперсия минерала
Дисперсия – расщепление кристаллом белого цвета на все цвета радуги

На самом деле все так, да не совсем так. Коэффициент преломления действительно описывает, насколько луч света при стандартных условиях (температура 20оC, влажность 25%)  отклонится от своей условно прямой (в воздухе) траектории в точке контакта воздуха и поверхности, например — того же драгоценного камня. Но зависит значение коэффициента преломления от другого.

Представьте себе такой пример: Вы идете по дороге со скоростью 5 км/час. При прочих идеальных условиях на каждый шаг Вам требуется определенное и неизменное усилие. А теперь попробуем двигаться со скоростью 5 км/час, будучи по шею в воде! Чтобы сохранить скорость, Вам потребуется значительное увеличение усилий! Если усилия не менять, скорость значительно упадет, то есть вода затормозит Ваше движение.

Когда луч света движется в идеальном вакууме, его скорость составляет 300000 км/сек. Но когда луч света движется не в вакууме, он «натыкается» на атомы и молекулы вещества. И эти атомы и молекулы тормозят луч света. Коэффициент преломления, или «индекс преломления», как принято говорить в англоязычном мире, является значением, обозначающим снижение скорости продвижения луча света в конкретном веществе/предмете. Коэффициент преломления дистиллированной воды равен 1.333, что означает – луч света движется в воде в 1.333 раза медленнее, чем в вакууме.

Понятное, что способность вещества замедлить свет зависит от его химического состава. Но не только! От структуры вещества тоже зависит очень много! И вода, и лед имеют одинаковый состав, но коэффициент преломления у льда составляет уже 1.313, а коэффициент 100%-но насыщенного водяного пара составляет 1.0002. А ведь и вода, и лед, и пар имеют совершенно одинаковый химический состав.

Можно привести и другой пример, очень близкий и понятный любителям камней и минералов. У самого обычного чистого кварца усредненный коэффициент преломления – 1.548. однако если тот же кристалл кварца расплавить, а затем охладить до комнатной температуры, то у перекристаллизовавшегося кварца коэффициент преломления составит уже примерно 1.456.

У разновидностей кварца – опалов, содержащих от 1 до 20% воды, коэффициент преломления колеблется от 1.40 до 1.46. Чем больше воды в составе, тем ниже коэффициент преломления.

Кроме того, что происходит замедление движения луча, действительно меняется и его направление. Понять это несложно – если у Вас на пути окажется столб, Вам его придется обойти. Атом для луча света также является препятствием, и луч, «наткнувшись» на атом, отклоняется и меняет траекторию своего движения.

опал
У разновидностей кварца – опалов, содержащих от 1 до 20% воды, коэффициент преломления колеблется от 1.40 до 1.46

Выше мы уже упоминали, что любое непрозрачное вещество частично отражает свет, частично его поглощает. Поглощенная атомом часть луча света просто «исчезла», а отраженная часть луча, изменив свою траекторию, ушла дальше. Но сам по себе луч уже изменился, изменился его спектр.

«Гуляя» внутри камня, бесчисленное множество раз отражаясь от атомов, составляющих структуру камня, свет расщепляется на составляющие. Основных спектральных составляющих белого света, напомню, 7 (Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан). Насколько сильно условно «белый» свет расщепляется на составляющие, описывает параметр «дисперсия».

Если значение дисперсии высокое, это значит, свет расщепляется сильно, если значение дисперсии низкое, значит, свет расщепляется слабо.

Значения коэффициента преломления и дисперсии описывают очень важные параметры внешнего вида драгоценного камня.

Чем выше коэффициент преломления, тем ярче блеск камня. Чем больше луч света замедлился в камне, тем сильнее заметна разница между ним и другим, незамедлившимся лучем, и эта разница как раз и проявляется в наблюдаемом нами блеске.

Чем выше дисперсия, тем сильнее «игра» у камня. Чем сильнее разложился на составляющие луч света, тем больше «вспышек огня», «игры» мы наблюдаем на его гранях. Именно по этой причине камни с высокой дисперсией стараются огранивать в сложные формы, наподобие «бриллиантовой» огранки, с целью добиться проявления максимального «огня», максимальной «игры». Камни с низкой дисперсией предпочитают огранивать в простые формы, наподобие «изумрудной» или «пошаговой» огранки — сильной игры от таких камней добиться невозможно, зато можно подчеркнуть «глубину и мягкость» цвета.

Высокая дисперсия не всегда и не обязательно сопутствует высокому коэффициенту преломления. Ни по одному из описанных параметров бриллиант не является лучшим среди драгоценных камней.

Камни, которые «ярче блестят и играют сильнее» по сравнениею с бриллиантами или, как минимум, с бриллиантами конкурируют.

Камни, у которых коэффициент преломления выше, чем у бриллианта:

  • Гематит, Куприт, Прустит, Муассанит (синтетический), Рутил, Анатаз. Эти камни блестят ярче бриллианта.
  • Камни, у которых коэффициент преломления сравним с таковым у бриллианта, или же усреднённый коэффициент ниже, но верхнее его значение при двулучепреломлении превышает или сравнимо с коэффициентом преломления у бриллианта:
  • Сфалерит, Стронция Титанат, Стибиотанталит, Ванадинит, Крокоит, Вульфенит, Танталит.
  • Очень близко к бриллиантам «подобрались», имея коэффициенты преломления хоть и ниже бриллиантового, но настолько высокие, что их невозможно определить с помощью стандартного рефрактометра с максимальным значением шкалы 1.89
  • Фианит (синтетический), Фосгенит, Цинкит, Касситерит, Симпсонит, Циркон, Повеллит, Шеелит, Андрадит, Англезит, Пурпурит, Байянит, Церуссит.

По показателю дисперсии бриллиант уступает следующим камням:

Анатаз, Вульфенит, Ванадинит, Сфалерит, Танталит, Брукит, Цинкит, Муассанит, Касситерит, Повеллит, Андрадит, Церуссит, Сфен, Бенитоит. Игра у этих камней, в случае идеальной огранки и полировки сильнее, чем у любого самого лучшего бриллианта.

Источники:

  • http://finesell.ru/interesnoe-o-kamnyah/opticheskiye-effekti.html
  • https://juwelir.info/index.php/kamny/opredeleniedragocennyhkamnej/678-dvuprelomlenie_i_dispersiya
  • http://www.catalogmineralov.ru/article/589.html
  • https://oringo.com.ua/stati/blesk-naturalnyh-kamney-dispersiya
  • http://alexandrite.furs.com.ua/site/alexandrite57.aspx

Добавить в закладки
Голосовать ПРОТИВГолосовать ЗА 0
Загрузка...
Добавить комментарий