Плеохроизм драгоценных камней что это

Плеохроизм драгоценных камней что это

Бесплатные экскурсии в музей Пиявки!
Международный Центр Медицинской Пиявки приглашает посетить музей и узнать о пользе и вреде пиявок, их выращивании, гирудотерапии, лечебной косметике и многом другом. Подробнее >>>

АгроБиоФерма «Велегож» в Подмосковье приглашает!
Принимаются организованные группы школьников и родители с детьми (от 12 до 24 чел.) по учебно-познавательной программе «Введение в природопользование» Подробнее >>>

Зимние учеты птиц России!
Приглашаем биологические кружки, профессиональных орнитологов и просто любителей птиц принять участие в программах зимних учетов птиц «Parus» и «Евроазиатские Рождественские учеты» в зимний сезон 2020-2021 годов. Подробнее >>>

Биологический кружок ВООП приглашает!
Биологический кружок при Государственном Дарвиновском музее г.Москвы (м.Академическая) приглашает школьников 5-10 классов на занятия в музее, экскурсии по вечерам, учебные выезды в природу по выходным и дальние полевые экспедиции в каникулы! Подробнее >>>

Оптические эффекты драгоценных камней. Плеохроизм

Соревнования по полевой ботанике «ВЕСЕННЯЯ ФЛОРА» пройдут в мае-июне 2020 года в онлайн-формате (определение растений по фотографиям). К участию в соревновании приглашаются школьники и взрослые любители природы, проживающие в средней полосе Европейской части России. Подробнее >>>

Международные дни наблюдений за птицами!
Союз охраны птиц России приглашает российских любителей птиц принять участие в акции и загрузить результаты своих наблюдений на www.biodat.ru Подробнее >>>

Здесь может быть бесплатно размещено Ваше объявление о проводимом Всероссийском конкурсе, Слёте, Олимпиаде, любом другом важном мероприятии, связанном с экологическим образованием детей или охраной и изучением природы. Подробнее >>>

Мы публикуем на нашем сайте авторские образовательные программы, статьи по экологическому образованию детей в природе, детские исследовательские работы (проекты), основанные на полевом изучении природы. Подробнее >>>

[ sp ] : ml об :

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.

Плеохроизм драгоценных камней. Оптические эффекты кристаллов

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; Ng

В частности, у того же кордиерита схема абсорбции Ng>Nm>Np (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).

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

Ювелирный прозрачный цоизит из Танзании — танзанит — при повороте кристалла (или при взгляде сверху и сбоку) меняет цвет от яркого фиолетово-голубого до розового.

Естественно, что у бесцветных и белых минералов плеохроизма нет и быть не может: он присущ только окрашенным минералам, и то не всем.

Плеохроизм (его наличие и характер) относится к числу ценных диагностических признаков минералов. Обширный перечень плеохроирующих минералов приведен в книге В.Шумана «Мир камня», Т.2. Драгоценные и поделочные камни. М., 1986, с. 3536.

В разделе Природа в фотографиях размещены также тысячи научных фотографий грибов, лишайников, растений и животных России и стран бывшего СССР, а в разделе Природные ландшафты мира — фотографии природы Европы, Азии, Северной и Южной Америки, Африки, Австралии и Новой Зеландии и Антарктики.

В разделе Методические материалы Вы также можете познакомиться с описаниями разработанных экологическим центром «Экосистема» печатных определителей растений средней полосы, карманных определителей объектов природы средней полосы, определительных таблиц «Грибы, растения и животные России», компьютерных (электронных) определителей природных объектов, полевых определителей для смартфонов и планшетов, методических пособий по организации проектной деятельности школьников и полевых экологических исследований (включая книгу для педагогов «Как организовать полевой экологический практикум»), а также учебно-методических фильмов по организации проектной исследовательской деятельности школьников в природе. Приобрести все эти материалы можно в нашем некоммерческом Интернет-магазине. Там же можно приобрести mp3-диски Голоса птиц средней полосы России и Голоса птиц России, ч.1: Европейская часть, Урал, Сибирь.

Источник: ecosystema.ru

Плеохроизм

Плеохроизм (от греч. pleon — более многочисленный, больший, и chróa — цвет) — способность некоторых анизотропных кристаллов, в том числе двупреломляющих минералов, избирательно поглощать световые волны в зависимости от кристаллографического направления. Обычно проявляется в изменении цвета, оттенка или интенсивности окраски зёрен минералов при повороте под микроскопом в проходящем через них поляризованном свете при рассматривании по различным направлениям, но у некоторых минералов наблюдается визуально (кордиерит, турмалин, кунцит и др.).

Явление связано с тем, что лучи, поляризованные в разных плоскостях, поглощаются веществом кристалла различно.

Впервые плеохроизм наблюдался в 1816 Био и Зеебеком.

Физика явления

Плеохроизм — следствие оптической анизотропии веществ. Поглощение или преломление света в них анизотропно, а зависимость поглощения от длины волны (следовательно, видимого цвета) определяет видимую окраску кристаллов. Физическая сущность явления состоит в анизотропии поглощения света кристаллом, что обусловлено неодинаковым распределением в нём светопоглощающих ионов по разным кристаллографическим направлениям. Оптически одноосные минералы характеризуются наличием двух цветов плеохроизма (дихроизм), двуосные — трёх (трихроизм).

Чаще всего Плеохроизм наблюдается в кристаллах, для которых характерна и такая разновидность плеохроизма, как линейный дихроизм — неодинаковость поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей. Для одноосных кристаллов различают две «главные» (основные) окраски — при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней (по т. н. направлениям No и Ne; см. Дихроизм).

Виды плеохроизма

Дихроизм

Если наблюдаются два различнных цвета по двум перпендикулярным направлениям. Это явление называется дихроизмом, например, у турмалина).

Круговой дихроизм (эффект Коттона) — различие поглощения для света правой и левой круговых поляризаций.

Трихроизм

В двуосных кристаллах возможно проявление трёх основных окрасок, по трём направлениям, которые иногда могут совпадать с главными направлениями кристалла (в этом случае их обозначают Ng, Nm и Np). При наблюдении по другим направлениям кристалл кажется окрашенным в промежуточные цвета.

Измерение

Прибор для обнаружения плеохроизма в кристаллах в 19 веке назывался дихроископом. Современные исследователи пользуются спектрофотометрами.

Минералы, обладающие плеохроизмом

• Александрит
• Анатаз
• Апатит из Слюдянки имеет плеохроизм от голубого до серого цвета.
• Диоптаз
• Кианит
• Касситерит в тонких пластинках обычно обнаруживает плеохроизм. Лишь немногие образцы не обнаруживают плеохроизма, что может быть связано с большой дефектностью их структуры
• Турмалин
• Вивианит
• Эпидот

Сильным плеохроизмом отличаются турмалин (одноосный кристалл), ацетат меди (двуосный кристалл). Плеохроизм окрашенных кристаллов изучают в тонких шлифах с помощью поляризационного микроскопа — при повороте на столике микроскопа цвет кристалла меняется в соответствии с ориентацией разреза. Это позволяет, в частности, по известным цветовым таблицам идентифицировать минерал.

Анизотропией поглощения могут обладать и отдельные молекулы; преимущественная ориентация таких молекул вызывает плеохроизм содержащих их веществ. Таковы многие красители. Преимущественная ориентация анизотропно поглощающих молекул, ведущая к плеохроизму, может быть естественной и искусственной — вызванной внешним полем (например, в коллоидных системах) или механическими деформациями.

Применение

• Важная сфера применения плеохроизма — изготовление поляризационных фильтров (поляроидов), действие которых основано на явлении линейного дихроизма (например, в кристаллах ПВС-йод)
• Для идентификации самоцветов, наряду с другими методами. Плеохроизм используется для диагностики минералов, в т.ч. ювелирных, он влияет на окраску огранённых ювелирных камней и учитывается при их ориентировке в процессе огранки.

Литература

• Белянкин Д. С., Петров В. П., Кристаллооптика, М., 1951;
• Костов И., Кристаллография, пер. с болг., М., 1965.

Источник: fmm.ru

Чем отличается плеохроизм от александритового эффекта?

Плеохроизм – это способность кристалла с анизотропными оптическими свойствами Поглощение и преломления света в таком кристалле анизотропно, и зависимость степени поглощения от длины волны определяет окраску минерала. Явление плеохроизма обусловлено неравномерным распределением светопоглощающих ионов по кристаллографическим направлениям.

Дихроизм характерен для оптически одноосных кристаллов (корунд, кордиерит, турмалин), а трихроизм – для двуосных кристаллов (кианит, клиногумит, танзанит).

Этот эффект не возникает в кристаллах кубической сингонии. Следовательно, плеохроизм не обнаруживается в таких минералах, как шпинель, алмаз, гранат, флюорит и многих других.

Шпинель с александритовым эффектом

Для обнаружения плеохроизма может использоваться дихроскоп – достаточно про-стой для использования прибор, основанный на эффекте двойного преломления в камнях. Таким образом можно легко отличить рубины от насыщенно красных гранатов и шпинели. Современные исследователи также могут использовать спектрофотометры.

Кольцо с натуральным боливийским аметрином

Эффект смены цвета, иначе говоря, александритовый эффект – оптическое явление, свойственное кристаллам,которое позволяет наблюдать различную окраску при дневном и при искусственном освещении. Такое явление непосредственно связано с присутствием ионов-хромофоров в структуре того или иного минерала. Наиболее распространенными среди них являются 〖Cr〗^(3+),〖Fe〗^(2+),〖Fe〗^(3+), менее распространены — 〖Ti〗^(4+),V^(3+),〖Co〗^(2+). Присутствие ионов трехвалентного хрома в александрите обуславливает изменение его окраски в зависимости от освещения.

Эффект смены цвета у александрита

Эффект смены цвета связан с двумя полосами пропускания – в сине-зеленой и красной области спектра видимого диапазона (от 380 до 780 нм). В естественном солнечном свете доля сине-зеленого излучения велика, и в спектре пропускания интенсивность излучения этих длин волн так же велика, следовательно, хризоберилл с эффектом смены цвета будет иметь соответствующую окраску. В спектре некоторых источников искусственного освещения (например, лампа накаливания) доля сине-зеленого излучения мала, и окраска александрита будет обусловлена способностью пропускания в красной области спектра.

Полихромный турмалин

Подобный эффект, помимо хризоберилла, характерен для граната, шпинели, корунда, турмалина, султанита (диаспора) и аналогично связан с примесью трехвалентного хрома. Эти драгоценные камни редко имеют явный эффект смены цвета и часто – слабо выраженный реверс, последний влияет на стоимость и несколько понижает ее, поэтому данный факт обычно умалчивается селлерами. В GemGuide сапфиры и шпинель с александритовым эффектом оцениваются согласно отдельному прайс-листу.

Золотое кольцо с аметрином Sunlight

Не стоит путать плеохроизм и с полихромией кристаллов. Подобное явление связано с последовательным ростом индивидов и преобладанием в различные периоды разно-образных примесей в его кристаллической структуре.

Наиболее выражен данный эффект в турмалинах, цвет которых может меняться более четырех раз в одном минеральном агрегате.

Похожий эффект встречается в аметрине – окраска меняется от желтого (цитрин) до фиолетового (аметист). Чаще всего это является результатом отжига аметиста, однако, такие кристаллы могут быть найдены и в природе. Переход цвета в натуральных камнях более резкий, в облагороженных смена окраски всегда плавная и сопровождается прозрачным промежутком.

Источник: typicaljeweler.com

Оптические эффекты драгоценных камней. Плеохроизм.

Плеохроизм — очень распространённый оптический эффект, в той или иной степени свойственный многим минералам и драгоценным камням. С этим эффектом связано много недопонимания о природе драгоценных камней. В многочисленных публикациях, рассказах, описаниях в интернете, да и в печатной литературе нередко можно встретить что-то подобное следующей фразе: «Александрит (гранат, турмалин, шпинель и тд.) обладает эффектом смены света, потому что у него сильный плеохроизм. » Цитата, естественно, не дословная, а лишь «смысловая»..

Категорически неверное утверждение! Плеохроизм и эффект смены света (этому феномену будет посвящен отдельный материал) — два совершенно независимых один от другого оптических эффекта.

Эффект смены света (подразумевается александритовый эффект) мы наблюдаем при изменении освещения, но при неизменном угле зрения на камень. Плеохроизм мы наблюдаем при одном и том же освещении, но при изменении угла зрения на камень.

Плеохроизм в сапфире. Фотографии Стефана Петека.

Плеохроизм в той или иной степени свойственен всем анизотропным цветным камням, то есть всем камням, обладающим двупреломлением (то есть имеющим два различных показателя коэффициента преломления). А двупреломлением обладают все минералы, за исключением аморфных либо имеющих кубическую кристаллическую структуру. Логично предположить (и это будет очень верное предположение), что наличие двупреломления и наличие плеохроизма зависят исключительно от кристаллической структуры камней.
Эффект же смены цвета зависит от химического состава — от наличия микровключений некоторых химических элементов, и, в очень редких случаях (эффект хамемеона) от перестройки электронной структуры кристаллообразующих атомов под воздействием квантов света (свойственно только алмазам).
Когда поляризованный свет входит в драгоценный камень с кубической кристаллической структурой, все лучи движутся параллельно друг другу. При попадании света в камень с некубической кристаллической решеткой проихoдит разделение лучей света по различным направлениям. Каждый из раздельных лучей, соотвествующих различным длинам волн, движется внутри кристалла с разной скоростью, проходя через грани кристалла под разными углами и, соотвественно, по разному преломляясь. Все лучи внутри кристалла будут испытывать различные воздействия, удлиняющие или укорачивающие их пути, будут по разному многократно отражаться от граней кристалла, и соответственно — в различно степени поглащаться массой кристалла.
Логическим следствием всех этих сложностей на пути лучей света через «утробу» кристалла окажется то, что лучи, выходящие в разных направлениях, потеряют различные доли своей энергии и будут обладать разным цветом. Это явление называется «дифференциальным селективным поглощением».
Оптически одноосные камни всегда демонстрируют 2 цвета. Такой плеохроизм называется «дихроизм». Дихроизм свойственен только камням с тригональной, тетрагональной или гексагональной кристаллической структурой.
Иногда дихроичные камни демонстрируют очень близкие цвета, практически один и тот же оттенок, но различающиеся тоном, например темно-зеленый и светло-зеленый.
Оптически двухоснные камни демонстрируют 3 цвета. Такой плеохроизм называется «трихроизм». Трихроичные минералы всегда формируются в ромбической, моноклинной или триклинной кристаллических структурах.
Для описания силы плеохроизма, по сути — возможности его визуального наблюдения (приборно он определяется всегда, если камень плеохроичен) подразделяют на уровни:
1. Нет (плеохроизм отсуствует).
2. Слабый.
3. Средний.
4. Средне-сильный.
5. Сильный.
Для двух разновидностей драгоценных камней может применяться нестандартная категория «экстремально сильный» — для рислинг-берилла и для андалузита.
Геммологический инструмент, предназначенный для обнаружения плеохроизма — дихроскоп.
Известен и нестандартный способ обнаружения даже очень слабого плеохроизма. Свет, излучаемый монитором компьютера, очень сильно поляризован. Благодаря этому, если плеохроичный камень вращать на фоне работающего монитора, станут заметны даже очень слабые «изменения» цвета, связанные именно с плеохроизмом.
В некоторых спорных случаях плеохроизм является важным «инструментом» идентификации камней. К примеру, благодаря кубической кристаллической структуре гранаты никогда не обалдают плеохроизмом, что помогает сразу отсекать их от сходных по цвету драгоценных камней.

Замечательные иллюстрации плеохроизма на фотографиях Боба Скалволда (компания Нордскип):

Дихроизм в хром-турмалине (дравит)

Плеохроизм в андалузите (третий цвет — зеленый на изображении не виден)

Дихроизм в бенитоите.

Дихроизм в пурпурном скаполите.

Дихроизм в сапфире.

Дихроизм в рубине.

Дихроизм в пеццоттаите.

Плеохроизм в танзаните (Цоизит). Синий и синевато-пурпурный видны на изображении. Синевато-зеленый на изображении не виден, но в данном образце присутствует.

Трихроизм в необлагороженном (не гретом) розовом цоизите.

Источник: www.livemaster.ru