V tomto článku chci podrobněji pohovořit o optických vlastnostech drahokamů a polodrahokamů. Bez světla bychom nedokázali ocenit zářivou zeleň. smaragdy, sytě červená barva rubínů, ušlechtilá modrá barva safíry , slunečně žlutá heliodor nebo měkké, růžovo-oranžové, jako vycházející slunce,
safír – padparadsha . Je to energie světla, která oživuje barvy drahokamů.
Barva je nejzjevnější optickou vlastností, ale to, jak přesně světlo interaguje s povrchem kamene, závisí na jeho dalších optických vlastnostech, které dohromady dělají každý drahokam jedinečným. Způsob, jakým drahokam odráží a propouští světlo, nejen pomáhá gemologovi jej identifikovat, ale také určuje jeho kvalitu a krásu.
I když se kámen zdá kovový, skelný nebo matný, světlo odražené od jeho povrchu mu dodává lesk. Povaha lesku a jeho jas závisí na kvalitě povrchu, stupni jeho vyleštění a indexu lomu. Čím více světla se odráží jak od povrchu kamene, tak i zevnitř, a to nejen shora, ale i zespodu, tím jasněji se kámen třpytí.
Množství světla, které může projít kamenem, určuje, zda bude průhledný, průsvitný (průsvitný: dostatek světla k tomu, aby kamenem viděl obraz, ale málo na čtení rukopisu), nebo neprůhledný.
Rozptyl světla .
Spektrální barvy slunečního (bílého) světla jsou stejné barvy, které tvoří duhu. Každá barva odpovídá vlně určité délky a s určitým množstvím energie a duha nastává, když světlo dopadá na kapky deště a každá vlna se láme v jiné míře (schopnost světla lámat se je charakterizována jeho indexem lomu). Tento jev se nazývá rozptyl světla. Drahé kameny, jako jsou diamanty, které jsou vysoce disperzní, se třpytí v duhových barvách, když kámen nebo světelný zdroj změní svou polohu.
Barvy duhy jsou barvy viditelného spektra slunečního (bílého) světla. Další složky viditelného spektra – rentgenové, ultrafialové a infračervené paprsky – interagují s povrchem krystalu, mění jeho barvu nebo způsobují optické efekty, jako je fluorescence nebo fosforescence.
Index lomu, dvojlom a refraktometr .
Světlo dopadající na povrch drahokamu a narážející na hustší médium je odkloněno ze své původní dráhy ve vzduchu. Nekrystalické materiály a materiály s krychlovou krystalovou mřížkou odrážejí světlo rovnoměrně ve všech směrech a nazývají se jednolomné.
Drahé kameny patřící do jiných systémů se nazývají dvojlomné. Při dopadu na takový kámen se paprsek světla rozdělí na dva paprsky, z nichž každý se odráží v jiné míře. Pokud je tento rozdíl velký, jako u kalcitu, lze dvojlom (dvojlom) pozorovat skrz kámen jako dvojitý obraz.
U sfaleritu je vidět dvojitý obraz spodní části fasetovaného kamene (pavilonové fazety), když se na něj podíváte přes horní část krystalu (korunové fasety).
Vztah mezi úhlem dopadu paprsku a úhlem odrazu vyjadřuje matematický vzorec, ze kterého lze vypočítat index lomu drahokamu.
Index lomu většiny drahých kamenů lze přesně měřit pomocí refraktometru nebo Brewsterova úhloměru; používají se při identifikaci kamenů. Jednolomné kameny mají jeden index lomu, zatímco dvojlomné kameny mají několik indexů. Rozdíl mezi maximální a minimální hodnotou charakterizuje stupeň dvojlomu.
Reflexní efekty.
Interference – iridescence a hra barev.
Duhový efekt (vícebarevný), který je pozorován v trhlinách podél štěpných rovin, a iridescence labradoritu a hematitu jsou důsledkem interference světla odraženého od tenkých vrstev (filmů) uvnitř kamene. V měsíčním kameni je tento efekt známý jako opalescence (nebo shillerizace) a duhové barvy na povrchu perel se nazývají perleťový lesk.
Při odrazu světla dochází k interferenci o různých vlnových délkách. Když vlny stejné délky interferují, barva odpovídající této vlnové délce se zesílí, v jiných případech se vlny „zruší“ a barva se stane neviditelnou.
U opálu dochází k interferenci světelných vln, když světlo prochází mezi pravidelně rozmístěnými koulemi, které tvoří jeho strukturu. Velikost koulí a vzdálenost mezi nimi, stejně jako vzdálenost, ze které je opál pozorován, ovlivňují míru disperze a v důsledku toho i hru barev.
Když je kámen otočen, malé koule odhalují pouze modré a fialové barvy, zatímco větší, pravidelně rozmístěné koule ukazují celé spektrum duhy.
Efekt kočičího oka, křišťálový asterismus a hedvábí .
Mezi další účinky vnitřního lomu světla patří třpytivé barvy, krystalický asterismus a „hedvábí“, které jsou způsobeny inkluzemi nacházejícími se v přírodních drahokamech.
Třpytivost barev je takzvaný efekt “kočičího oka”, který se vyskytuje u některých drahokamů broušených kabošonem, který je nejlépe vidět na jasném světle. Světlo se odráží od rovnoběžných protáhlých nebo jehličkovitých krystalů inkluzí minerálů, jako je rutil nebo turmalín, vláken nebo protáhlých dutin.
Příklady drahokamů, které vykazují tento efekt, jsou křemen, beryl, rubín, safír a turmalín.
Asterismus je charakteristický pro drahé kameny, které mají dvě nebo více paralelních inkluzí tvořících hvězdy.
Hvězdy mohou mít čtyři, šest, dvanáct nebo dokonce dvacet čtyři paprsků. Hvězdné safíry a rubíny mají obvykle šest ramen probíhajících paralelně s krystalografickou osou. Mezi další kameny, které mohou při broušení kabošonu zobrazovat hvězdy, patří křemen, granát a spinel.
Pokud jsou inkluze nebo dutiny přítomny v nedostatečném množství k vytvoření hvězdy, mohou být viditelné jako mikroskopické jehličkovité vměstky, když se světlo odráží od malých shluků paralelních vměstků, a mohou se jevit jako hedvábí. Podobný jev lze často pozorovat u safírů.
Průhlednost je schopnost minerálu propouštět světlo skrz sebe a posuzuje se vizuálním zkoumáním minerálu světlem. V závislosti na stupni průhlednosti jsou všechny minerály, které lze pozorovat ve formě velkých krystalů, rozděleny do následujících skupin:
Obsah
- 1. Transparentní minerály
- 2. Průsvitné minerály
- 3. Neprůhledné minerály
- 4. Průsvitné minerály
1. Transparentní minerály
Do této skupiny patří nerosty jako: bezbarvé horninové krystaly (optický křemen), kalcit (islandský rákos), fluorit (optický fluorit), topaz, apofylit, halit, sádrovec (také známý jako „sklo Maryino“) a muskovit. Dále sem patří průhledné barevné minerály, které tvoří většinu broušených drahých a šperkařských kamenů, jako jsou odrůdy berylu, korundu, turmalínu, spinelu a dalších.
Příkladem průhledného minerálu je islandský spar (typ kalcitu)
2. Průsvitné minerály
Do této skupiny patří sytě zbarvené minerály s vysokým indexem lomu, jako jsou: sfalerit s nízkým obsahem železa (směs zinku) nebo rumělka, realgar nebo orpiment, mnoho granátů, stejně jako světle zbarvený kassiterit, manganotantalit a další. Mezi průsvitné minerály patří také amorfní minerály jako opál a jantar.
Příkladem poloprůhledného minerálu je manganotantalit.
3. Neprůhledné minerály
Do této skupiny patří většina rudních minerálů, jako jsou sulfidy a jejich analogy (s výjimkou některých směsí jako sfalerit nebo rumělka), pyrity (například pyrit, arsenopyrit, chalkopyrit a další), lesky (galenit, molybdenit atd.), falory a sulfosali, stejně jako mnoho oxidů železa, jako je magnetit a ilmenit, přírodní kovy a některé nekovy, jako je grafit. Neprůhlednost je charakteristická pro většinu minerálů, u kterých v krystalové struktuře převládá kovová vazba.
Příkladem neprůhledného minerálu je arsenopyrit.
4. Průsvitné minerály
Kromě průsvitných minerálů existuje i samostatná skupina minerálů, které mají průsvitné vlastnosti. Například biotit, který může být průsvitný ve formě tenkých lístků, a rutil, který vykazuje průsvitnost okrajů zrn nebo úlomků. Hematit v tenkých úlomcích může prosvítat červeně, chromit může vypadat hnědě a zlato v nejtenčích listech může mít zelený odstín.
Příkladem průsvitného minerálu je biotit.
Někdy existují minerály, které jsou průhledné v jednom krystalografickém směru, ale průsvitné nebo průsvitné ve všech ostatních. Příkladem takového minerálu je boritan sodný a ulexit, které tvoří struktury s paralelními vlákny. Je průhledný podél vláken a méně průhledný v příčném směru, což z něj dělá jakýsi přirozený světlovod, pro který se mu v USA říká TVstone („TV kámen“).
Ulexit, také známý jako boronatrokalcit nebo „televizní kámen“
Zařazení minerálu do jedné nebo druhé skupiny do značné míry závisí na tloušťce jednotlivého minerálu a také na vlastnostech jeho krystalového povrchu a struktury. Například minerální útvary složené z mnoha zrn se mohou jevit jako neprůhledné v důsledku vnitřního rozptylu a odrazu světla, i když samotná zrna jsou složena z průhledných minerálů. Může také dát bezbarvým minerálům mléčně bílý vzhled. Totéž se stane, pokud průhledný monokrystal obsahuje četné inkluze ve formě plynu nebo kapaliny (například mléčný křemen), což činí průsvitné minerály téměř neprůhlednými.
