Фізичні властивості дорогоцінних каменів (частина 2)

Початок статті

Деякі фізичні властивості виділені в окрему групу і називаються оптичними, це такі як колір, блиск, світлозаломлення, дихроїзм, поляризація, астеризм, люмінесценція.

Колір - одна з найбільш важливих властивостей дорогоцінного каменю, яка визначає його популярність, привабливість, а значить, і цінність. Дійсно, при погляді на камінь саме на його колір звертають увагу в першу чергу. Багато мінералів отримали назву за своїм кольором. Ця властивість - найважливіша діагностична ознака. У стародавні часи колір був єдиною ознакою, за якою визначали коштовний камінь, що часто провокувало помилки - адже, буває, абсолютно різні ювелірні камені мають абсолютно однакові відтінки. Так колись, всі червоні камені називали рубінами або карбункулами, а зелені - смарагдами.

Якщо провести непрозорим каменем по неглазурованої платівці з порцеляни, він залишить слід; це теж одна з характеристик дорогоцінних каменів - колір сліду. Так, пірит можна відрізнити по сліду чорного кольору з зеленим або коричневим відтінком, а гематит - по яскраво-червоному сліду з коричневим або вишневим відтінком.

Яким чином утворюється колір того чи іншого мінералу - це питання не з'ясований до сих пір. Безумовно, на колір впливає хімічний склад мінералу, а також наявність домішок елементів-хромофоров. Однак зовсім не зрозуміло, чому певний хімічний елемент в складі різних дорогоцінних каменів надає їм абсолютно різні кольори. Так, наприклад хром надає червоний колір рубіну, але зелений - смарагду. Відомо також, що певну залежність відтінок каменю має від дефектних змін його атомної структури в результаті радіоактивного опромінення.

Яким наше око сприймає колір каменю, залежить від оптичного спектру, а вірніше від того, яку його частину камінь поглинає, а яку пропускає. Так, наприклад, камінь, який ми бачимо чорним поглинає оптичний спектр повністю, а ось безбарвний - навпаки, цілком пропускає його. А кольорові камені, поглинаючи одну частину спектру, бачаться нам в іншому кольорі, наприклад, зелений смарагд поглинає червоні промені спектра.

Яскравий блиск - ось за що багато хто любить дорогоцінні камені

Блиск - властивість дорогоцінного каменю, яка наділяє його неповторністю, особливою чарівністю і красою. Природа блиску проста - це віддзеркалення світла, яке падає на поверхню кристала. Сила і яскравість блиску залежить від кута падіння променів світла - чим ближче кут до прямого, тим меншим буде блиск. Також набагато яскравіше блищить добре відполірований або змочений камінь, адже від такої поверхні відбивається більше світла. Виділяють такі типи блиску: алмазний (їм володіють алмази, циркони, сфалериту), алмазовидний (дещо слабше, за алмазний, спостерігається у корундів), скляний (берил, топаз, гранат і багато інших), восковий (бірюза), шовковистий (селеніт і інші мінерали, який мають волокнисту будову), перламутровий (блиск), металевий (пірит, гематит та інші непрозорі металоподібну камені), смоляний (бурштин), жирний (стеарил).

Світлозаломлення - зміна початкового напрямку променя світла при його входженні в мінерал. Така зміна відбувається в результаті зменшення швидкості руху світла. Чим більше оптична щільність мінералу, тим менше швидкість світла, і тим більше показник його заломлення. Коли світло виходить з каменю, воно також заломлюється. Вимірюється цей показник за допомогою рефрактометра. А в математичному вираженні, світлозаломлення - це відношення швидкості поширення світлового променя в мінералі до швидкості в порожнечі. Воно залежить не тільки від швидкості поширення світла, а й від довжини світлової хвилі.

Показник світлопереломлювання - один з основних діагностичних ознак, так як він є індивідуальним для кожного каменю. Існують такі дорогоцінні камені (наприклад, алмаз, гранат андрадит і демантоид, циркон, титанів), показник світлопереломлювання яких настільки великий, що його неможливо виміряти за допомогою звичайного дифрактометра, адже на його шкалі просто немає таких цифр. Ці камені мають дуже сильний блиск. Деякі мінерали з високим показником заломлення ограновують спеціальним чином, в результаті чого входять в них промені світла кілька разів переломлюються всередині і виходять знову через його верхню частину, не гублячись у нижній. Завдяки такому ефекту камені мають більший блиск.

Гранат демантоид має такий високий показник світлопереломлювання, що його неможливо виміряти звичайним дифрактометрів

Багато дорогоцінних камені володіють ще одним цікавим явищем, як подвійне променезаломлення (двупреломление) - це поділ світу, що входить в мінерал на два різних променя. У одних дорогоцінних каменів його видно неозброєним оком, у інших - за допомогою лупи, але переважно Ви зможете його побачити тільки за допомогою мікроскопа. Якщо подивитися на огранений титаніт, Ви помітите, роздвоєння ребер його задніх фасетів - це і є подвійне променезаломлення.

Іноді деякі ділянки світлового спектру дорогоцінного каменю бувають дещо затемнені. Це трапляється через те, що окремі існуючі в ньому домішки хімічних елементів частково поглинають промені світла. Визначають такі поглинені частини спектра приладом - спектрометром.

Коли промені білого світла входять в ювелірний камінь, вони не тільки переломлюються, але і поділяються на складові частини спектра - різні кольори веселки. Кожен з таких кольорових променів усередині каменю переломлюється по-своєму, що створює дуже гарний ефект. Він отримав назву дисперсія (а також «гра» або «вогонь») каменю. Однакова за величиною дисперсія ефектніше виглядає у безбарвних каменів, наприклад, у алмазу вона буде набагато яскравіше, ніж у демантоида або титаніту, хоча показники у них приблизно однакові. Власне кажучи, алмаз має один з найвищих показників дисперсії, цим і пояснюється його неповторна гра світла, сліпуча очей при найменшому повороті каменя на світлі.

Рубін має два чітко виражених відтінку червоного кольору

Плеохроизм - зміна забарвлення дорогоцінного каміння та її інтенсивності за різними напрямками, яке залежить від поглинання світла. Розділяють дихроизм - прояв двох кольорів, яке зустрічається в мінералах тетрагональної, гексагональної і тригональної сингоний, і тріхроізм - прояв трьох кольорів в кристалах ромбічної, моноклинної і триклинной сингоній. Для визначень плеохроизма використовують спеціальний прилад - діхроскоп. Це властивість додає каменю особливу чарівність і привабливість. Плеохроизм - важливий діагностичний показник, наприклад, рубін має відмінних два чітко виражених відтінку червоного кольору. Також це корисно знати, щоб правильно вибрати найбільш підходящу форму ограновування каменя.

Поляризація - здатність кристалів поляризувати світло, яке проходить через них, провокуючи при цьому коливання хвиль променя перпендикулярно напрямку його руху. Частково світло, яке відбивається від обробленої поверхні мінералу, поляризується в залежності від кута падіння. Знати природу поляризації важливо для вибору правильного способу ограновування, який найбільш вигідно б виявляв колірні властивості каменю.

Астеризм - ефект, яким володіють тільки деякі дорогоцінні камені, наприклад зведчатий рубін і зведчатий сапфір. Природа цього явища тісно пов'язана з наявністю включень в камені, саме від них відбивається вхідне світло, в результаті чого з'являється ця гра світла.

Люмінесценція - властивість дорогоцінного каменю світитися під ультрафіолетовим випромінюванням, при чому, зовсім іншим кольором, ніж при денному світлі. Розділяють поняття флуоресценції (коли камінь світиться тільки протягом дії ультрафіолетового випромінювання) і фосфоресценція (коли камінь світиться і після припинення дії ультрафіолетового випромінювання). Це явище залежить від наявності в мінералі елементів-домішок. Саме тому воно не може служити надійним діагностичним ознакою, так як одні й ті ж камені з різних родовищ можуть мати абсолютно різні домішки в різних кількостях.

Властивістю флуоресценції має більшість алмазів, рубінів, багато опали і бурштину. А ось чи будуть флуоресцувати перли, залежить від хімічного складу води, в якій вони утворилися.

Всі статті цього циклу:

Дорогоцінні камені - загальні відомості
Хімічний склад дорогоцінних каменів
Фізичні властивості дорогоцінних каменів - частина 1
Фізичні властивості дорогоцінних каменів - частина 2
Походження дорогоцінних каменів
Методи видобутку і поширення дорогоцінних каменів у світі
Обробка дорогоцінного каміння
Штучні дорогоцінні камені