Плеохроизм

Плеохроизм или александритовый эффект: дихроизм и камни-хамелеоны

Плеохроизм

Драгоценные камни Оптические эффекты Плеохроизм

Плеохроизмом (в переводе с греческого pleon — «многочисленный», chroa — «цвет») называют способность натурального камня к изменению цвета при различных углах зрения. Это происходит по причине выборочного поглощения света поверхностью минералов, то есть поляризованные световые лучи поглощаются кристаллов неодинаково.

Наиболее ярко это свойство представлено у александритов, однако смену окраски также демонстрируют диопсиды, рубины, флюориты, кордиерит, топазы, сапфиры и турмалины. У последних даже замечен эффект дихроизма, то есть наличие сразу двух цветовых оттенков при разных углах зрения.

Дихроизм — это разновидность того же плеохроизма, даже название этого оптического явления говорит само за себя: dichroos в переводе с греческого означает «двухцветный». Дихроизмом обладают минералы с двойным светопреломлением, то есть кристалл имеет осевую, базисную и промежуточную окраски.

Типичные представители таких минералов: александрит, апатит, турмалин, вивианит и т.д. Помимо дихроизма у некоторых кристаллов имеется еще и трихроизм, то есть проявление в минерале трех различных цветов по трем направлениях зрения.

Еще один вид плеохроизма — это тенебресценция, то есть эффект многоразовой смены окраски цвета в зависимости от освещения. Например, топазы обладают свойством одноразового выцветания под действием ярких солнечных лучей, а кунциты возвращают свою природную окраску, если их облучить гамма-лучами. И таких необычных камней предостаточно: бриллианты-хамелеоны, аметисты, розовые топазы…

Надо сказать, что плеохроизмом в той или иной степени обладают практически все цветные камни, они меняют свою окраску в зависимости от освещения.

Правда, не у каждого минерала это так ярко выражено, как, к примеру, у александрита, однако если присмотреться, вполне можно уловить смену цвета.

По крайней мере, геммологические приборы, например, тот же спектрофотометр, определяют цветовой реверс безо всяких проблем.

Минералы с александритовым эффектом:

— Кордиерит или иолит

  • Для этого камня характерен ярко выраженный,резкий плеохроизм (синий-фиолетовый — голубой)

— Александрит

  • Днем этот минерал имеет сине-зеленую окраску разной интенсивности, а при искусственном освещении цвет меняется на малиновый, пурпурный или красновато-фиолетовый. Чем ярче минерал и чем сильнее и резче выражен цветовой реверс, тем более ценен камень. Уральские александриты имеют наиболее интенсивную смену окраску и ценятся даже дороже бриллиантов.

— Аметрин (он же боливианит)

  • Это необычный полихромный камень, который объединяет в себе черты аметиста и цитрина, по сути же это необычного цвета кварц, который благодаря грамотной рекламе стал довольно-таким востребован в ювелирной отрасли.

— Апатит

  • Хотя апатит имеет немало цветовых разновидностей, то его голубой вид обладает сильным александритовым эффектом и при смене освещения голубого сменяется на зеленовато-жёлтый и даже бесцветный. Зеленому апатиту тоже не чужд плеохроизм, однако он довольно слаб и проявляет себя розовой окраской при вечернем свете.

— Бадделеит

  • Несмотря на плеохроиз, не используется в ювелирной области, а применяется в керамической промышленности.

— Корунд

  • Корунд довольно часто обладается плеохроизмом, особенно синтетический, ведь примеси ванадия и кобальта творит настоящие чудеса. В советские времена синтетические рубины с александритовым эффектом частенько продавали под видом дорогостоящего александрита.

— Касситерит

  • Практически все кристаллы имеют плеохроизм, особенно он проявляется в тонких пластинах. Исключение составляют сильнодефектные образцы.

— Кианит

  • Синий кианит демонстрирует в большинстве случаев ярко выраженный плеохроизм, при смене типа освещения окраска камня теряет полностью цвет, переходит в фиолетовый и насыщенно синий цвета.

— Топаз

  • Камни отчетливо плеохроируют, в голубых топазах при смене освещения наблюдается смена оттенка с голубого на бесцветный или зеленый. Желтые топазы меняют цвет темно-желтый или даже красноватый, а розовые камни плеохроируют в красные или даже оранжевые тона. Часто последние облагорожены по цвету, и их плеохроизм проявляется особенно сильно.

— Турмалин

  • Для этих минералов характерен дихроизм, вот почему огранщикам следует быть особенно аккуратными при их обработке. Площадка должна подчеркивать цвет в полной мере, а также нужно учитывать твердость, двойное светопреломления, дихроизм, внутренние включения.

— Циркон

  • Имеются в виду не синтетические фианиты, которые часто по ошибке называют цирконами, а именно природные цирконы. Их плеохроизм довольно слаб, только облагороженные голубые цирконы способны менять свою окраску, вернее, вообще ее терять при вечернем освещении.

— Хромдиопсид

  • Имеет плеохроизм, меняющий окраску камня с желтого на зеленый.

— Аметист

  • В кристаллах с неравномерной окраской наблюдается удивительное явление аномального плеохроизма.

— Раухтопаз

  • Аномальный плеохроизм заставляет камень менять цвет на фиолетовый и зеленоватый.

— Цитрин

  • Также обладает еле заметным плеохроизмом.

— Танзанит

  • Имеется сильный плеохроизм, меняющий окраску с синего на фиолетовый, зеленый или коричневатый.

Юлия Озерова 02.10.2012 Перепечатка без активной ссылки запрещена

Источник: http://www.dragkamen.ru/pleokhroizm.html

Плеохроизм

Плеохроизм

Некоторые разновидности кристаллов, если рассматривать их с различных точек обзора, но при одинаковом освещении, будут наблюдаться в различных цветовых оттенках. Такая их особенность представляет природное явление – плеохроизм.

Рисунок 1. Плеохроизм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

В минералогической природе данное явление распространено довольно широко. Наряду с тем, одни минералы способны кардинально менять цвет, если изменяется направление освещения, а другие лишь приобретают новые оттенки, либо их цвет обретает большую насыщенность.

Суть и физическая природа явления плеохроизма

Определение 1

Плеохроизм представляет собой следствие процесса анизотропии веществ. При этом зависимость поглощения от длины волны будет определять видимую окраску для кристаллов.

Зачастую плеохроизм мы наблюдаем в кристаллах с такой характерной разновидностью плеохроизма, как линейный дихроизм. Он, в свою очередь, характеризуется неодинаковостью поглощения лучей обыкновенного и необыкновенного типа. Одноосным кристаллам присущи два вида окраски:

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

  • при наблюдении вдоль оптической оси;
  • перпендикулярно такой оси.

Замечание 1

Различают определенные причины проявления явления плеохроизма, наиболее частой из которых считается присутствие в теле кристалла атомарных примесей. Разместившись упорядоченным образом в узлах кристаллической решетки, примесные ионы будут поглощать энергию света только в случае, если сами превращаются в препятствие на пути луча.

В условиях прохождения света сквозь кристалл в противоположном направлении, атомы примесей затеняются, благодаря молекулам кристаллообразующего вещества, а потому не оказывают ощутимого воздействия на световой поток.

Такие виды механического воздействия на кристаллическую структуру, свободную от примесей, как растяжение или сжатие, также могут стать причиной появления плеохроизма.

В качестве еще одной причины возникновения плеохроизма физики называют возбуждение атомов вещества под воздействием ионизирующего излучения. Плеохроичность свойственна для большинства драгоценных камней.

Виды плеохроизма

В природе различают два вида плеохроизма:

  1. Дихроизм (наблюдается при фиксации двух различных цветов согласно такому же количеству перпендикулярных направлений). Физики открыли круговой дихроизм (эффект Коттона), наблюдаемый в условиях различия поглощения для света левого и правого типа круговых поляризаций.
  2. Трихроизм характеризуется проявлением в двуосных кристаллах трех главных окрасок, согласно такому же числу направлений, иногда совпадающих с главными направлениями кристалла. В условиях наблюдения по иным направлениям, кристалл начинает казаться окрашенным в промежуточные цветовые оттенки.

Для обнаружения плеохроизма в кристаллах изначально был создан дихроископ. В настоящее время ученые пользуются спектрофотометрами.

Таким образом, дихроизм характеризуется двухцветностью кристаллов, а трихроизм говорит об их трехцветности. Дихроичным минералам в ряде случаев присуще постоянство цвета, однако насыщенность цвета при этом будет иметь двойственную природу.

Процесс прохождения луча вдоль одной из оптических осей способствует выявлению цвета большей интенсивности. Изменение направления света на 90˚ помогает наблюдателю этот же камень увидеть в более «жидкой» вариации отсвечивания.

Трихроизм свойственен кристаллам, имеющим две оптические оси. Лидером трихроичности в физике считается танзанит, сумевший объединить в себе такие цвета, как фиолетовый, пурпурный и синий.

Иолит, в свою очередь, обладает способностью быть желтым, фиолетовым и синим по цветовому оттенку.

Трихроичен в природе и кордиерит, однако неопытный наблюдатель редко способен увидеть разницу между двумя цветовыми тонами этого камня.

Применение плеохроизма

Замечание 2

Плеохроизм активно применяется при диагностике минералов, в частности, — ювелирных. Макроскопический плеохроизм можно наблюдать благодаря задействованию дихроскопа. Плеохроизм способен влиять на окраску ограненных ювелирных камней и также учитывается в их ориентировке при огранке.

Все вышесказанное входит в практику микроскопических наблюдений горных пород и минералов с применением плоско-поляризованного света.

При простом освещении плеохроизм может фиксироваться невооруженным глазом исключительно в случае рассмотрения кристаллов на свету сквозь их плоские грани (искусственные или естественные) — это граневый плеохроизм, при котором увидеть удается только промежуточные цвета.

Это объясняется неполной поляризацией света кристаллическими гранями и большим размером кристаллов, вследствие чего глазу наблюдателя становятся доступны лучи различных направлений, со всей грани. При этом мы наблюдаем наложение разных цветов и, в конечном итоге, смешанную картину.

В природе существует множество обладающих плеохроизмом минералов, наиболее известными из которых считаются:

  • аквамарин — плеохроизм выражен не очень отчетливо, где кристаллы могут изменять цвет в незначительном диапазоне: от зеленоватого до глубокого небесно-голубого;
  • бирюза. Даже при своей почти полной непрозрачности, бирюза может демонстрировать плеохроизм, правда, в слабой степени выраженности – от голубого до зеленого оттенков;
  • изумруд — некоторые из яркоокрашенных образцов обладают способностью заметного плеохроизма, изменяя цвет при повороте кристалла от желто-зеленого до голубоватого);
  • рубин наряду со многими драгоценными корундами часто оказывается плеохроичным, но лишь неотчетливым образом. Зачастую рубины склонны к смене цветового оттенка с холодного на тёпло-красный, что происходит в условиях изменения освещения;
  • топаз — плеохроизм присущ лишь некоторым из разновидностей топаза, зачастую изменяющим свою окраску зонально, когда различные участки кристалла в диапазоне окрашены от винно-желтого до голубого);
  • турмалин считается минералом с максимально отчетливым и резко выраженным плеохроизмом, наиболее сильно это проявляется у красных кристаллов, способных изменить цвет до жёлтого.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/fizicheskaya_optika/pleohroizm/

Плеохроизм (поглощение света)

Плеохроизм

Минералы и горные породы России и СССР

>

МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛОВ
Оптические свойства

Плеохроизм (поглощение света)

Поглощение (абсорбция) световых волн минералами — векторное свойство, т.е. вдоль разных кристаллографических осей очень многие окрашенные кристаллы средних и низших сингоний избирательно абсорбируют световые волны разной длины.

Это проявляется в изменении их окраски в зависимости от направления в кристалле, причем меняться может интенсивность основного цветового тона, его оттенок, а иногда и он сам.

К оптически изотропным кристаллам кубической сингоний сказанное, разумеется, не относится.

А вот многие прозрачные кристаллы с более низкой симметрией кажутся окрашенными по-разному (или с разной интенсивностью), если поглядеть на них, например, сверху или сбоку.

Такое изменение цвета минералов по разным кристаллографическим осям получило название плеохроизм (от греческих «плеон» — более, «хроа» — краска: многокрасочность). Плеохроизм, конечно, относится к числу кристаллооптических свойств минералов, но поскольку он проявляется в изменении цвета, его рассматривают в едином контексте с окраской минералов.

Окраска оптически одноосных кристаллов средних сингоний может меняться в двух направлениях: вдоль и поперек оптической, т.е. главной кристаллографической оси (оси с); эти направления параллельны направлениям колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей.

Такой вариант плеохроизма называется дихроизмом и описывается условной формулой — схемой абсорбции: No>Ne или Ne>No, т.е. поглощение вдоль оси оптической индикатрисы No в первом случае больше, во втором случае — меньше, чем в направлении, ей перпендикулярном.

Иными словами, первая схема абсорбции, называемая обратной, означает более сильное поглощение в направлении колебаний обыкновенного луча (аномальный плеохроизм), вторая — прямая схема абсорбции — указывает на более интенсивное поглощение в направлении колебаний необыкновенного луча (нормальный плеохроизм).

Прямая схема абсорбции характерна, например, для бериллов, в том числе для изумруда, у которого она может быть замечена невооруженным глазом: кристаллы берилла несколько сильнее поглощают световые колебания вдоль оси с, чем в перпендикулярном направлении.

Обратной схемой абсорбции отличается сильный аномальный дихроизм турмалинов который еще легче увидеть без помощи оптических приборов (конечно, у прозрачных цветных турмалинов, особенно синего, зеленого, фиолетового). Кристаллы турмалина слабо поглощают световые волны вдоль оси с и много сильнее — в перпендикулярном направлении.

Схемы абсорбции в вышеприведенном виде достаточно для описания дихроизма в тех случаях, когда он не сопровождается изменением основного цветового тона или его оттенка, а проявляется только в изменении интенсивности (насыщенности) цвета. Так, дихроизм изумруда выражен в некотором изменении насыщенности его зеленого цвета; и у турмалинов он тоже обычно не выходит за рамки основного цветового тона.

Если же дихроизм приводит к резкому изменению цветового оттенка или самого цвета, то в схему абсорбции приходится включать словесные характеристики окраски по No и Ne. Например, очень сильно плеохроирует красный циркон-гиацинт: от красного по длине кристалла до светло-коричневого в поперечном направлении.

Ювелиры широко используют дихроизм (его наличие или отсутствие у кристалла) для распознавания внешне очень сходных драгоценных камней, имеющих, однако, разную симметрию.

Для выявления дихроизма, даже слабого, применяется специальный несложный оптический прибор дихроскоп, или лупа Хайдингера.

Он позволяет, например, легко увидеть дихроизм рубина и тем самым отличить его от очень похожей по цвету, но значительно менее дорогой красной благородной шпинели (впрочем, тот же результат может быть достигнут и еще проще: определением твердости по шкале Мооса).

Поглощение света оптически анизотропными кристаллами описывается специальным эллипсоидом — поверхностью коэффициентов абсорбции.

Для одноосных кристаллов она, подобно оптической индикатрисе — поверхности показателей преломления, представляет собой эллипсоид вращения, практически совпадающий с оптической индикатрисой; направления, параллельные направлениям колебаний обыкновенного и необыкновенного лучей, т.е.

вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней, называются главными абсорбционными осями кристалла, так как в одном из них поглощение света максимально, в другом — минимально (в зависимости от схемы абсорбции — прямой или обратной).

В оптически двуосных кристаллах поверхность коэффициентов абсорбции довольно сложна и отличается по форме от трехосного эллипсоида, тем не менее в них имеются три взаимно перпендикулярные главные абсорбционные оси, обычно параллельные осям оптической индикатрисы (и соответственно совпадает их ориентировка относительно кристаллографических осей, которая для оптической индикатрисы кристаллов ромбической, моноклинной и триклинной сингоний была охарактеризована выше). Этим определяется возможность проявления у двуосных кристаллов плеохроизма в форме трихроизма, т.е. различной окраски в трех взаимноперпендикулярных направлениях.

Практически эта возможность реализуется далеко не всегда: у многих минералов с малыми углами оптических осей окраска вдоль Ng и Nm или Nm и Np оказывается одинаковой, т.е. они, подобно одноосным кристаллам, обладают дихроизмом.

Очень сильный дихроизм, видимый простым глазом, обнаруживает, например, ромбический минерал кордиерит, у которого даже есть соответствующий синоним — дихроит. Именно на примере этого минерала было впервые открыто и описано Л.Кордье в 1909 году явление плеохроизма.

(Кордье назвал тогда минерал дихроитом, но впоследствии его переименовали в кордиерит в честь самого же Кордье). Под микроскопом иногда различается трихроизм кордиерита.

Схемы абсорбции двуосных кристаллов имеют вид Ng>Nm>Np; Ng=Nm>Np; Ng>Nm=Np; NgNp (Ng — синий, Nm — серовато-синий, Np — бледно-желтый). У биотита схема абсорбции Ng=Nm>Np (Ng и Nm — красновато-коричневый до темно-бурого, Np — бледно-желтый до бесцветного).

Обе схемы абсорбции прямые, описывающие нормальный плеохроизм. Обратными схемами абсорбции (Ng< Nm< Np) обладают, например, щелочной пироксен эгирин и щелочной амфибол рибекит, имеющие в шлифе сильный трихроизм с резким изменением цвета.

К сожалению, ни у этих минералов, ни у биотита плеохроизм макроскопически не наблюдается. Зато его иногда бывает нетрудно увидеть у кристаллов эпидота. Этот минерал в шлифе обнаруживает аномальный трихроизм с разными схемами абсорбции (Nm>Ng>Np или Ng

Источник: http://ecosystema.ru/08nature/min/1_4_3_4_2_4.htm

Booksm
Добавить комментарий