Автор Тема: Оптические эффекты драгоценных камней. Плеохроизм.  (Прочитано 5372 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Признаюсь честно - я сам довольно слабо (возможно - это мягко сказано) понимаю физику этого явления.. С большим трудом формулировал "описательно-пояснятельные абзацы" на родном языке.. И если кто-то понимающий поможет мне в редакции данной заметки, я буду очень благодарен!
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Оптические эффекты драгоценных камней. Плеохроизм.


    Плеохроизм - способность анизотропного кристалла демонстрировать разные (2 или 3) цвета по различным направлениям, очень распространеный оптический эффект, в той или иной степени свойственный многим минералам и драгоценным камням. С этим эффектом связано немало недопониманий о природе драгоценных камней. В многочисленных публикациях, рассказах, описаниях в интернете, да и в печатной литературе нередко можно встретить что-то подобное следующей фразе:  "Александрит (гранат, турмалин, шпинель etc.) обладает эффектом смены света, потому что у него сильный плеохроизм..." Цитата, естественно, не дословная, а лишь "смысловая"..

    Категорически неверное утверждение! Плеохроизм и эффект смены света (этому феномену будет посвящен отдельный материал) - два совершенно независимых один от другого оптических эффекта.

    Эффект смены света (подразумевается александритовый эффект) мы наблюдаем при изменении освещения, но при неизменном угле зрения на камень. Плеохроизм мы наблюдаем при одном и том же освещении, но при изменении угла зрения на камень.


    Плеохроизм в сапфире. Фотографии Стефана Петека.

    Плеохроизм в той или иной степени свойственен всем анизотропным цветным камням, то есть всем камням, обладающим двупреломлением (то есть имеющим два различных показателя коэффициента преломления). А двупреломлением обладают все минералы, за исключением аморфных либо имеющих кубическую кристаллическую структуру. Логично предположить (и это будет очень верное предположение), что наличие двупреломления и наличие плеохроизма зависят исключительно от кристаллической структуры камней. Правда - для двупреломления есть исключение - феноменальное двупреломление в камнях, имеющих в виде включений другие крупные кристаллы принципиально иного минерального вида.

    Эффект же смены цвета (по александритовому типу) зависит от химического состава - от наличия микровключений некоторых химических элементов, и, в очень редких случаях (эффект хамемеона) от перестройки электронной структуры кристаллообразующих атомов под воздействием квантов света (свойственно только алмазам).

    Когда поляризованный свет входит в драгоценный камень с кубической кристаллической структурой, все лучи движутся параллельно друг другу. При попадании света в камень с некубической кристаллической решеткой проихoдит разделение лучей света по различным направлениям. Каждый из раздельных лучей, соотвествующих различным длинам волн, движется внутри кристалла с разной скоростью, проходя через грани кристалла под разными углами и, соотвественно, по разному преломляясь.  Все лучи внутри кристалла будут испытывать различные воздействия, удлиняющие или укорачивающие их пути, будут по разному многократно отражаться от граней кристалла, и соответственно - в различно степени поглащаться массой кристалла.

    Логическим следствием всех этих сложностей на пути лучей света через "утробу" кристалла окажется то, что лучи, выходящие в разных направлениях, потеряют различные доли своей энергии и будут обладать разным цветом. Это явление называется "дифференциальным селективным поглощением".

    Оптически одноосные камни всегда демонстрируют 2 цвета. Такой плеохроизм называется "дихроизм". Дихроизм свойственен только камням с тригональной, тетрагональной или гексагональной кристаллической структурой.

    Иногда дихроичные камни демонстрируют очень близкие цвета, практически один и тот же оттенок, но различающиеся тоном, например темно-зеленый и светло-зеленый.

    Оптически двухосные камни демонстрируют 3 цвета. Такой плеохроизм называется "трихроизм". Трихроичные минералы всегда формируются в ромбической, моноклинной или триклинной кристаллических системах.

    Для описания силы плеохроизма, по сути - возможности его визуального наблюдения (приборно он определяется всегда, если камень плеохроичен) подразделяют на уровни:

    1. Нет (плеохроизм отсуствует).
    2. Слабый.
    3. Средний.
    4. Средне-сильный.
    5. Сильный.

    Для двух разновидностей драгоценных камней может применяться нестандартная категория "экстремально сильный" - для рислинг-берилла и для андалузита.

    Геммологический инструмент, предназначенный для обнаружения плеохроизма - дихроскоп.

    Известен и нестандартный способ обнаружения даже очень слабого плеохроизма. Свет, излучаемый монитором компьютера, очень сильно поляризован. Благодаря этому, если плеохроичный камень вращать на фоне работающего монитора, станут заметны даже очень слабые "изменения" цвета, связанные именно с плеохроизмом.

    В некоторых спорных случаях плеохроизм является важным "инструментом" идентификации камней. К примеру, благодаря кубической кристаллической структуре гранаты никогда не обалдают плеохроизмом, что помогает сразу отсекать их от сходных по цвету драгоценных камней.

    Замечательные иллюстрации плеохроизма на фотографиях Боба Скалволда (компания Нордскип):


    Дихроизм в хром-турмалине (дравит)



    Плеохроизм в андалузите (третий цвет - зеленый на изображении не виден)



    Дихроизм в бенитоите.



    Дихроизм в пурпурном скаполите.


    Дихроизм в сапфире.


    Дихроизм в рубине.


    Дихроизм в пеццоттаите.


    Плеохроизм в танзаните (Цоизит). Синий и синевато-пурпурный видны на изображении. Синевато-зеленый на изображении не виден, но в данном образце присутствует.


    Трихроизм в необлагороженном (негретом) розовом цоизите.

« Последнее редактирование: 03 Декабря 2011, 01:29:05 от GSK »

Оффлайн young

  • newbie
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1108
  • Карма: +0/-0
  • http://opticalmineralogy.blogspot.com/
    • Просмотр профиля
Т.е. без дихроскопа, но с помощью монитора можно увидеть плеохроизм?

Оффлайн young

  • newbie
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1108
  • Карма: +0/-0
  • http://opticalmineralogy.blogspot.com/
    • Просмотр профиля
да...шлиф с биотитом плеохроирует перед экраном монитора. обалдеть

Оффлайн shahter

  • zolotoy-kamen.ru
  • Глобальный модератор
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2448
  • Карма: +16/-0
  • Североуральск
    • Просмотр профиля
    • Золотой камень
Марк, Вам удалось очень удачно и понятно раскрыть физику этого явления. Спасибо!

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Т.е. без дихроскопа, но с помощью монитора можно увидеть плеохроизм?

Увидеть можно и без дихроскопа, и без монитора. Если камень/образец покрупнее, а плеохроизм сильный...  Дихроскоп и заменяющий его монитор усиливают визуализацию этого явления.

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Марк, Вам удалось очень удачно и понятно раскрыть физику этого явления. Спасибо!

И Вам спасибо! Вы будете смеяться - мои опасения были связаны с тем, что за "первый вариант" изложения на меня мой же сын "наехал"... :) Он еще совсем недавно закончил университет, физик, изучал оптику.. С его слов я и делал второй вариант текста.. :)

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Т.е. без дихроскопа, но с помощью монитора можно увидеть плеохроизм?

Хочу добавить что монитор как геммологический инструмент все же не замена дихроскопу.. Но в домашне-бытовых условиях может оказаться весьма эффективным инструментом.. :)

Оффлайн young

  • newbie
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1108
  • Карма: +0/-0
  • http://opticalmineralogy.blogspot.com/
    • Просмотр профиля
хм..разве волна не должна быть поляризована??

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
young, простите, не понял вопроса... Это - к возможности визуально наблюдать плеохроизм без приборов?

Оффлайн young

  • newbie
  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1108
  • Карма: +0/-0
  • http://opticalmineralogy.blogspot.com/
    • Просмотр профиля
если мы возьмем простой свет от лампы то в нем свет колеблется во все стороны, а в поляризованном свете волна колеблется только в одном направлении. и когда она входит в кристалл, то распадается на два луча и тд и тп.
от монитора - поляризованная волна и я вижу плеохроизм даже без приборов.

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Так монитор и есть "прибор"

А без прибора-монитора мы можем наблюдать эффект только в той силе, которыю обеспечивает сам кристалл как поляризационный фильтр. Потому невооруженным глазом и без приборов это заметно только на достаточно крупных камнях и только если камни облаадют действительно сильным плеохроизмом.. Андалузит, танзанит, аксинит  - на них заметно будет... У большинства бериллов  - нет, потому что глаз наш недостаточно чувствителен..

И лучше это заметно под дневным светом  или под люминесцентной лампой (если без приборов, только глазками кушать.. :) )

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
А вообще я в оптике конечно слаб... Хорошо знаю только один ее раздел - линзы считать умею.. В ранней юности строил телескопы на крыше дома и однажды микроскоп собрал..

А оптика, которую мы обсуждаем тут... Я в ней как.... Как тунец в болоте.. Вроде и дышать можно, а плавать... Тем более быстро.. :(

Так что надеюсь, что если вопросы будут - найдется кому на них грамотно ответить...
« Последнее редактирование: 03 Декабря 2011, 01:27:10 от GSK »

Оффлайн Ndler

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1006
  • Карма: +0/-2
    • Просмотр профиля
Вот такой вопрос- при помощи исландского шпата можно очень хорошо наблюдать плеохроизм, видно отлично, лучше чем при помощи поляризованных пленок или монитора, но вот проблема- на глаз видно хорошо, а при фотографировнаии получается что очень плохо, почему так?


Пример- фотки корунда

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Вообще-то именно кальцит используется для наблюдения плеохроизма в качестве призмы в дихроскопе. Как в малом - в ручной трубке, Так и в большом,  лондонском дихроскопе, очень удобном для фотографирования. Именно через лондонский были сделаны фото из поста.

Призмы сделаны из двух половинок тонких кальцитовых пластин, соединенных торцами посередине. Обе половинки строго ориентированы по разным кристаллографическим осям, благодаря чему в дихроскопе видно сразу два цвета.

Оффлайн Ndler

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 1006
  • Карма: +0/-2
    • Просмотр профиля
Ну так да, видно с помощью кальцита все очень хорошо, но почему фотки получаются не такие враженные как это видно глазами?
Ксттаи, на Ваших фотках, мне кажется, тоже как-то не так выражены эти эффекты ярко. Тоесть, в реальности смотришь и так все четко и красиво видно, два цвета, или три в зависимости от материала, но сфоткать это оне выходит :)

Оффлайн GSKАвтор темы

  • Ветеран
  • *****
  • Сообщений: 2606
  • Карма: +0/-0
  • Деньги временны - красота вечна!
    • Просмотр профиля
    • Gems4u
Цвета на тех фотографиях выражены так четко, как можно увидеть в дихорскоп, и как сумела зафиксировать камера... Ярче нет нужды, потому что показать надо реальность, а была-бы нужда - фотошоп в помощь.. :)


Три цвета одновременно невозможно увидеть ни в зависимости ни от чего. А разница в том, что Вы смотрите через открытый кристалл, так мен кажется. мне трудно сравнить, я через кристалл кальцита не разглядывал плеохроичные цвета никогда. Наверное, дело еще и в освещении.. НМожет - еще какие причины. Ну а двоение изображения на фото - обычное дело. Как от этого уходт в дихороскопе - я рассказал..