Физические свойства драгоценных камней (часть 2)

Начало статьи

Некоторые физические свойства выделены в отдельную группу и называются оптическими, это такие как цвет, блеск, светопреломление, дихроизм, поляризация, астеризм, люминесценция.

Цвет – одно из наиболее важных свойств драгоценного камня, которое определяет его популярность, привлекательность, а, значит, и ценность. Действительно, при взгляде на камень именно на его цвет обращают внимание в первую очередь. Многие минералы получили название по своему цвету. Это свойство – важнейший диагностический признак. В древние времена цвет был единственным признаком, по которому определяли драгоценный камень, что часто провоцировало ошибки – ведь, бывает, совершенно разные ювелирные камни имеют абсолютно одинаковые оттенки. Так когда-то, все красные камни называли рубинами или карбункулами, а зеленые – изумрудами.

Если провести непрозрачным камнем по неглазурированной пластинке из фарфора, он оставит след; это тоже одна из характеристик драгоценных камней – цвет следа. Так, пирит можно отличить по следу черного цвета с зеленым или коричневым оттенком, а гематит – по ярко-красному следу с коричневым или вишневым оттенком.

Каким образом образуется цвет того или иного минерала - этот вопрос не выяснен до сих пор. Безусловно, на цвет влияет химический состав минерала, а также наличие примесей элементов-хромофоров. Однако совершенно не понятно, почему определенный химический элемент в составе разных драгоценных камней придает им абсолютно разные цвета. Так, например хром придает красный цвет рубину, но зеленый – изумруду. Известно также, что определенную зависимость оттенок камня имеет от дефектных изменений его атомной структуры в результате радиоактивного облучения.

Каким наш глаз воспринимает цвет камня, зависит от оптического спектра, а вернее от того, какую его часть камень поглощает, а какую пропускает. Так, например, камень, который мы видим черным поглощает оптический спектр полностью, а вот бесцветный – наоборот, целиком пропускает его. А цветные камни, поглощая одну часть спектра, видятся нам в другом цвете, к примеру, зеленый изумруд поглощает красные лучи спектра.

Яркий блеск - вот за что многие любят драгоценные камни

Блеск – свойство драгоценное камня, наделяющее его неповторимостью, особым очарованием и красотой. Природа блеска проста – это отражение света, который падает на поверхность кристалла. Сила и яркость блеска зависит от угла падения лучей света – чем ближе угол к прямому, тем меньшим будет блеск. Также намного ярче блестит хорошо отполированный или смоченный камень, ведь от такой поверхности отражается больше света. Выделяют такие типы блеска: алмазный (им обладают алмазы, цирконы, сфалериты), алмазовидный (несколько слабее, чм алмазный, наблюдается у корундов), стеклянный (берилл, топаз, гранат и многие другие), восковый (бирюза), шелковистый (селенит и другие минералы, который имеют волокнистое строение), перламутровый (блеск), металлический (пирит, гематит и другие непрозрачные металловидные камни), смоляной (янтарь), жирный (стеарит).

Светопреломление – изменение первоначального направления луча света при его вхождении в минерал. Такое изменение происходит в результате уменьшения скорости движения света. Чем больше оптическая плотность минерала, тем меньше скорость света, и тем больше показатель его преломления. Когда свет выходит из камня, он также преломляется. Измеряется этот показатель с помощью рефрактометра. А в математическом выражении, светопреломление – это отношение скорости распространения светового луча в минерале к скорости в пустоте. Он зависит не только от скорости распространения света, но и от длины световой волны.

Показатель светопреломления – один из основных диагностических признаков, так как он индивидуален для каждого камня. Существуют такие драгоценные камни (например, алмаз, гранат андрадит и демантоид, циркон, титанит), показатель светопреломления которых настолько велик, что его невозможно измерить с помощью обыкновенного дифрактометра, ведь на его шкале просто нет таких цифр. Эти камни имеют очень сильный блеск. Некоторые минералы с высоким показателем преломления гранят специальным образом, в результате чего входящие в них лучи света несколько раз преломляются внутри и выходят опять через его верхнюю часть, не теряясь в нижней. Благодаря такому эффекту камни имеют больший блеск.

Гранат демантоид имеет такой высокий показатель светопреломления, что его невозможно измерить обыкновенным дифрактометром

Многие драгоценные камни обладают еще одним интересным явлением, как двойное лучепреломление (двупреломление) – это разделение света, входящего в минерал на два разных луча. У одних драгоценных камней его видно невооруженным глазом, у других – с помощью лупы, но преимущественно Вы сможете его увидеть только с помощью микроскопа. Если посмотреть на ограненный титанит, Вы заметите, раздвоения ребер его задних фасетов – это и есть двойное лучепреломление.

Иногда некоторые участки светового спектра драгоценного камня бывают несколько затемнены. Это случается из-за того, что отдельные существующие в нем примеси химических элементов частично поглощают лучи света. Определяют такие поглощенные части спектра прибором – спектрометром.

Когда лучи белого света входят в ювелирный камень, они не только преломляются, но и разделяются на составные части спектра – разные цвета радуги. Каждый из таких цветных лучей внутри камня преломляется по-своему, что создает очень красивый эффект. Он получил название дисперсия (а также «игра» или «огонь») камня. Одинаковая по величине дисперсия эффектней смотрится у бесцветных камней, например, у алмаза она будет намного ярче, чем у демантоида или титанита, хотя показатели у них примерно одинаковые. Собственно говоря, алмаз имеет один из наивысших показателей дисперсии, этим и объясняется его неповторимая игра света, слепящая глаз при малейшем повороте камня на свету.

Рубин имеет два четко выраженных оттенка красного цвета

Плеохроизм – изменение окраски драгоценного камня и ее интенсивности по разным направлениям, которое зависит от поглощения света. Разделяют дихроизм - проявление двух цветов, которое встречается в минералах тетрагональной, гексагональной и тригональной сингоний, и трихроизм – проявление трех цветов в кристаллах ромбической, моноклинной и триклинной сингоний. Для определений плеохроизма используют специальный прибор – дихроскоп. Это свойство придает камню особое очарование и привлекательность. Плеохроизм – важный диагностический показатель, к примеру, рубин имеет отличительных два четко выраженных оттенка красного цвета. Также его полезно знать, чтоб правильно выбрать наиболее подходящую форму огранки камня.

Поляризация – способность кристаллов поляризовать свет, который проходит через них, провоцируя при этом колебания волн луча перпендикулярно направлению его движения. Частично свет, который отражается от обработанной поверхности минерала, поляризуется в зависимости от угла падения. Знать природу поляризации важно для выбора правильного способа огранки, который наиболее выгодно бы проявлял цветовые свойства камня.

Астеризм – эффект, которым обладают только некоторые драгоценные камни, например зведчатый рубин и зведчатый сапфир. Природа этого явления тесно связана с наличием включений в камне, именно от них отражается входящий свет, в результате чего появляется эта игра света.

Люминисценция – свойство драгоценного камня светиться под ультрафиолетовым излучением, при чем, совершенно другим цветом, чем при дневном свете. Разделяют понятия флуоресценции (когда камень светится только на протяжении действия ультрафиолетового излучения) и фосфоресценция (когда камень светится и после прекращения действия ультрафиолетового излучения). Это явление зависит от наличия в минерале элементов-примесей. Именно поэтому оно не может служить надежным диагностическим признаком, так как одни и те же камни из разных месторождений могут иметь совершенно разные примеси в разных количествах.

Свойством флуоресценции обладает большинство алмазов, рубинов, многие опалы и янтари. А вот будет ли флуоресцировать жемчуг, зависит от химического состава воды, в которой он образовался.

Все статьи этого цикла:

Драгоценные камни – общие сведения
Химический состав драгоценных камней
Физические свойства драгоценных камней - часть 1
Физические свойства драгоценных камней - часть 2
Происхождение драгоценных камней
Методы добычи и распространение драгоценных камней в мире
Обработка драгоценных камней
Искусственные драгоценные камни