Курсовая. Оптические свойства кристаллов.. Оптическая классификация с кристаллов Свет и его взаимодействие с кристаллом
 Скачать 1.7 Mb.
|
АстеризмАстеризм - оптический эффект в кристаллах некоторых минералов, обработанных с образованием сферической или другой выпуклой криволинейной поверхности (кабошонах), проявляющийся в наблюдении звёздообразной фигуры при освещении кристалла (рис 2.5.1). Причина возникновения астеризма - наличие в кристалле игольчатых включений или канальцев, ориентированных параллельно главным кристаллографическим осям. Толщина таких включений близка к длине волны видимого света, и они образуют несколько систем, в каждой из которых включения ориентированы параллельно, а углы между включениями разных систем соответствуют углам между кристаллографическими осями. В результате дифракции света на решётках таких микровключений при освещении кристалла наблюдается группа пересекающихся в одной точке светящихся полос - «звезда». Количество лучей звезды зависит от симметрии кристалла. Для кристаллов кубической сингонии (шпинели) две взаимно перпендикулярные системы включений образуют две полосы, то есть четырёхлучевую звезду, у кристаллов гексагональнойсингонии(берилл) или у тригональных (корунды), - три системы включений образуют три полосы, то есть шестилучевую звезду. В корундах (рубин, сапфир) в качестве таких микровключений чаще всего выступают игольчатые микрокристаллы рутила (в рубинах это обычно системы тонких полых канальцев), образующие три системы, в каждой из которых микрокристаллы не только взаимно параллельны, но и ориентированы параллельно базальнойплоскости. В некотокых случаях в корундах встречается и двенадцатилучевой астеризм: в этом случае в кристалле корунда присутствует две суперсистемы микровключений: внутри каждой из них микровключения образуют три нормальные системы, как в корундах с шестилучевым астеризмом, и эти суперсистемы повёрнуты на угол 30° друг относительно друга, все включения обоих суперсистем параллельны одной, базальной, плоскости. В результате эти две суперсистемы образуют две шестилучевые звезды с общим центром (рис 3.5.2). Астеризм проявляется в корундах, шпинелях, некоторых кварцах, бериллах, диопсиде (четырехлучевая звезда), гранатах (альмандин, демантоид), некоторых слюдах. Включения рутила обрузуют шести или двенадцатилучевую «звезду» в полированном розовом кварце. Четырехлучевую «звезду» образуют включения гематита в диопсиде, добываемом в Южной Индии, правда, такое явление носит название псевдоастеризм (рис.3.5.3.). В 1949 г. были синтезированы первые звёзчатые корунды из шихты с добавлением диоксида титана с последующей тепловой обработкой, вызывающей рекристаллизацию рутила в кристалле. Разновидностью астеризма является эффект «кошачьего глаза». Он присущ камням, которые представляют собой агрегаты параллельно сросшихся волокнистых или игольчатых индивидов, либо содержат тонкие параллельно ориентированные полые каналы. Эффект возникает вследствие отражения света на таких параллельных срастаниях и состоит в том, что при повороте камня по нему пробегает узкая полоска света (рис 3.5.4). Самым ценным считается хризоберилловый кошачий глаз, его и называют просто кошачьим глазом. Наибольшей известностью пользуются кварцевый кошачий, тигровый и соколиный глаза (рис 3.5.5.). Еще один эффект, связанный с присутствием параллельно ориентированных включений, - шелковистый блеск (рис 3.5.6.). Он весьма ценится у ограненных рубинов и сапфиров. С увеличением количества включений камень теряет прозрачность и при надлежащей шлифовке может обнаружить эффект кошачьего глаза. Однако не всегда астеризм получается за счет описанного выше механизма. В одном журнале, посвященном геммологии, описывался небольшой сапфир с эффектом кошачьего глаза из Бирмы (рис 3.5.7.). Микроскопическое исследование обнаружило, что оптиче ский эффект, присутствующий в камне, не зависит от игольчатых включений. Чтобы понять причину явления, камень подвергли боле детальному изучению. Сапфир был об работан в форме овального карбошона размером 4 на 5.5 мм и весом 0.53 карата. Эффект, подобный «кошачьему глазу», наблюдался на обработанной поверхности, параллельно 5.5 мм оси овального камня. Микроскопическое исследование в метилениодиде показало, что сапфир состоит из двух частей, которые отделены неровной ступенчатой поверхностью. Появление эффекта обусловлено полным внутренним отражением света от границы раздела между секторами, на которые разделен монокристалл. Было отмечено, что если угол падения луча не превышал 35 градусов, то камень казался прозрачным. Если же угол падения луча составлял 35 и более градусов, то наблюдался эффект отлива. Для того, чтобы подчеркнуть оптический эффект используется древний способ огранки – придание камню округлой формы, известной под названием «карбошон». Это слово образовалось от французского слова, которое, в свою очередь, произошло от латинского cabo – голова. Во времена Древнего Рима таким образом обрабатывались более мягкие камни. Долгое время в виде карбошонов ограняли цветные камни: изумруд, рубин, сапфир и гранат. Сегодня эта форма используется лишь при обработке «кошачьего глаза», звездчатых камней и камней с какими-либо дефектами. Карбошоны могут быть трех различных типов. Первый тип – выпуклый карбошон. При такой форме обе поверхности камня, верхняя и нижняя, выгнуты наружу. При этом верхнюю поверхность делают более выпуклой для лучшего проявления оптического эффекта. Второй тип – простой карбошон, у которого нижняя поверхность плоская. Плоская сторона камня всегда расположена снизу. Третий тип – выпукло-вогнутый карбошон. Этот способ хорош при обработке темных камней, которые, будучи огранены более толсто, почти не проявляют цвета. Встречается также много минералов со смятыми или перекрученными волокнами. Они не обладают ни эффектом кошачьего глаза, ни астеризмом и тем не менее не лишены привлекательности. В таких камнях отражения света как бы перекручены и изогнуты в виде тончайших шелковистых переливов, выявляющих при изменении наклона камня подвижную картину из темных и светлых участков. Наиболее известным материалом с этим свойством является тигровый глаз. Максимальный эффект достигается при распиловке сырья на пластины параллельно – насколько это возможно – основной массе волокон камня. Когда прозрачный ювелирный камень содержит много небольших плоских включений, сильно отражающих свет, возникает эффект, называемый авантюресценцией. Как правило, эффект характерен для кварца и полевого шпата. В большинстве случаев пластинки включений лежат в определенной плоскости, и основание карбошона должно располагаться параллельно этой плоскости. Авнтюриновые камни эффектны лишь тогда, когда они сделаны в виде очень низкого карбошона. Наиболее привлекательной раздновидностью авантюрина является полевой шпат из Норвегии с многочисленными красновато- оранжевыми чешуйками, которые сияют все одновременно, когда камень покачивают под лучами солнца. По этой причине его называют солнечным камнем. Сходная по эффекту с авантюресценцией шиллеризация характерна для камней, которые проявляют сильное отражение в определенных направлениях за счет плоских отдельностей или трещин, идущих вдоль плоскостей спайности. Шиллеризация часто наблюдается у амазонита и других полевых шпатов. Рисунок 3.5.1. Астеризм в корундах.  Рисунок 3.5.2. Астеризм в корунде, двенадцатилучевая звезда.  Рисунок 3.5.3. Псевдоастеризм, (схема расположения включений в кристалле изумруда).  Рисунок 3.5.4. Эффект «глаз» на синтетических бусах.  Рисунок 3.5.5. Кошачий, тигровый и соколиный глаза.    Рисунок 3.5.6. Шелковистый блеск на селените.  Рисунок 3.5.7. Сапфир из Бирмы.  |