Почему нас так манят и привлекают драгоценные камни? Учёные долгое время задавались этим вопросом и решили провести исследования. Одна из версий гласит, что любовь к блестящим предметам нам заложила сама природа. Сверкание напоминает нам воду и поэтому камни кажутся столь желанными. Эти сверкающие минералы являются настоящей движущей силой к созданию прекрасных ювелирных украшений.
Но не только притягательные биологические свойства заложены в драгоценных камнях. Люди обожают всё красивое и волнующее, а камни действительно могут удивлять. Например, своими оптическими эффектами.
Откуда берутся оптические эффекты камней?
Благодаря особому строению драгоценные минералы имеют уникальную особенность – преломлять свет. Проникая внутрь кристаллов, свет распадается на цвета спектра — красный, синий, фиолетовый и другие краски радуги. А иногда свет образует особые фигуры на поверхности камня или внутри него.
Это объясняется химическим составом минерала. В нём присутствуют примеси (включения), которые могут сделать камень хамелеоном – заставить поменять свою окраску при смене освещения.
Оптические эффекты в минералах. Часть 2.
Сегодня мы расскажем вам про самые запоминающиеся и известные визуальные трансформации драгоценных камней.
Дисперсия
Оптический эффект, который несёт ответственность за «игру» света и огненные «вспышки». Самый яркий представитель – бриллиант. Он славится блистательными искрами на своих гранях. Ни один камень не способен затмить его блеск, а эта особенность делает бриллиант столь дорогим и востребованным.
Эффект дисперсии
Бриллианту придают сложную огранку как раз для того, чтобы раскрыть его способность к дисперсии. Когда свет попадает внутрь минерала, он преломляется и распадается на цвета радуги. Каждый цвет десятки раз отражается от граней камня и начинает сверкать на поверхности.
Поляризация
Если дисперсия похожа на мерцание тысячи звезд, то этот эффект напоминает красивое явление — полярное сияние.
Эффект поляризации
Когда свет попадает внутрь драгоценного камня, то возникает особое колебание световых волн. Именно эти волны выходят на поверхность камня перпендикулярно источнику освещения. В этот момент возникает настолько сильное свечение, что создается эффект полярного сияния над камнем.
Яркий представитель этого эффекта — турмалин Параиба. Камень неонового оттенка невероятно красив, но увидеть всё его великолепие можно только в живую, потому что поляризацию сфотографировать невозможно.
Опалесценция
Этот эффект назван в честь опала. Камня, который сочетает в себе целую гамму оттенков. И все они подвижны! Это уникальное свойство можно увидеть, если вращать минерал. Гамма оттенков то появляется, то пропадает, то вновь появляется. Это всё происходит не на поверхности, а внутри.
Напоминает всполохи света, возникающие будто бы хаотично. Похожими свойствами обладают лунный камень, адуляр, ортоклаз.
Оптический эффект опалесценции
Авантюризация
Этот оптический эффект тоже назван в честь камня, для которого оно характерно – авантюрин. Внутри драгоценного камня будто зажигаются искорки. Это происходит из-за отражения света от миниатюрных «зеркалец», которые случайным образом располагаются внутри минерала.
Оптические эффекты в минералах. Часть 1.
Оптический эффект авантюризации
Астеризм
Оптический эффект хорошо виден внутри некоторых сапфиров, ограненных кабошонам. При их освещении можно увидеть шестиконечную звезду, которая меняет своё положение при вращении камня. Это явление возникает из-за игольчатых включений, которые направляют свет наружу таким специфическим образом.
Оптический эффект — астеизм
Кроме сапфиров, астеризм может быть присущ некоторым экземплярам рубинов, шпинелей и отдельным видам гранатов.
«Кошачий глаз»
Этот эффект немного напоминает астеризм. На поверхности кристалла виден блик, напоминающий строение глаза кошки. Такая особенность встречается у турмалина, лунного камня, кварца, хризоберилла.
Оптический эффект кошачьего глаза
Александритовый эффект
Ещё один оптический эффект, который назван в честь яркого представителя – камня александрит. Он может изменять свою окраску с изумрудно-зелёной на рубиново-красную при искусственном освещении. При свете дня он так похож на рубин, что первые исследователи путали эти два камня. Но при наступлении ночи разница между александритом и рубином становилась очевидной.
Александритовый эффект
Плеохроизм
Оптический эффект схож с александритовым, но смена окраски происходит не из-за свойств освещения, а при простом вращении камня. Если взять в руки камень танзанит и рассмотреть его под разными углами, то можно наблюдать трансформации цвета: от сапфирово-голубого до насыщенного малинового.
Оптический эффект плеохроизма
Флюоресценция
Многие драгоценные камни обладают способностью ярко светиться под ультрафиолетовыми лучами. Иногда даже могут менять цвет. Этот эффект и называется флюоресценцией.
Например, алмазы под ультрафиолетом становятся ярко-синими, а рубины усиливают свой оттенок даже при обычном солнечном свете.
Оптический эффект флюоресценции
В статье мы рассмотрели самые распространённые и впечатляющие оптические эффекты драгоценных камней. Почти все они характерны только для природных минералов. А если вы захотите подробнее познакомиться с украшениями из вышеперечисленных драгоценных камней, то приглашаем посетить сайт Maxim Demidov .
Источник: dzen.ru
Оптические свойства минералов
Цвет. Окраска минералов обусловлена особенностями химического состава, структурой минералов, наличием в них механических примесей. Различаютидиохроматическуюокраску (от греческих «идиос» — свой, собственный, и «хрома» — цвет), свойственную самому веществу минерала, иаллохроматическуюокраску (от греческого «аллос» — посторонний), связанную с присутствием в минералах посторонних примесей элемента, называемого хромофором, т.е. носителем окраски.
Идиохроматическую окраску имеют желтое самородное золото, красная киноварь, латунно-желтый пирит, темно-зеленый малахит, черный магнетит, зеленый изумруд и др. Аллохроматическая окраска характерна для кристаллов кварца (бесцветный горный хрусталь, фиолетовый аметист, золотистый цитрин, черный морион, дымчатый раухтопаз), флюорита, каменной соли и многих других минералов.
Некоторые минералы меняют окраску в зависимости от освещения. Например, на полированной поверхности лабрадорита при некоторых углах поворота появляются густые синие и зеленовато-синие переливы, вызванные присутствием тончайших пленок ильменита в трещинах спайности плагиоклаза. Такая окраска называется псевдохроматической(от греческого «псевдос» — ложный).
Иногда, кроме основной окраски, минералы имеют дополнительную окраску – побежалость, обусловленную тонкой поверхностной пленкой другого минерала. Побежалость обычно бывает радужной, напоминая окраску тонких пленок нефти на поверхности воды.
Цвет черты – это цвет тонкого слоя порошка минерала, остающегося на поверхности неглазурованной фарфоровой пластинке, если по ней провести минералом. Цвет черты является более надежным признаком по сравнению с окраской минерала (черная черта у черного магнетита, красная – у красной киновари). Чаще цвет черты отличается от цвета минерала. Так, у черного гематита черта вишнево-красная, а у латунно-желтого пирита – черная и т.д.
Блеск. При отражении световых лучей от поверхности минерала последние приобретают характерный для них блеск, который определяется показателем преломления минерала и коэффициентом поглощениях им света. По характеру блеска минералы делятся на две группы.
1. Минералы с металлическим блеском, напоминающим блеск полированной поверхности металла. Такой блеск характерен для непрозрачных минералов с высокой отражательной способностью. К ним относятся самородные металлы, в также пирит, молибденит и др. К этой же группе относятся минералы, обладающиеметалловиднымилиполуметаллическим блеском, напоминающим блеск потускневшего металла. Полуметаллический блеск имеют магнетит, гематит, ильменит, графит, киноварь и др.
Пирит FeS2
Магнетит Fe3O4
Киноварь HgS
Сфалерит ZnS
Рис. 2.11. Минералы с металлическим и металлоидным блескои
2. Минералы с неметаллическим блеском. Здесь выделяются несколько разновидностей блеска, свойственных тем или иным минералам:
стеклянный– горный хрусталь, кальцит, лед, флюорит;
алмазный– циркон, касситерит, сфалерит, алмаз;
перламутровый – тальк, гипс, мусковит;
жирный – сера, нефелин, галит (каменная соль);
шелковистый– гипс-селенит, хризотил-асбест;
матовый– каолинит, пиролюзит, аморфный магнезит.
Жеода аметиста SiO2
Волокна хризотил-асбеста Mg3SiO5(OH)4
Кристаллы флюоритаCaF2
Рис. 2.11. Минералы с неметаллическим блеском
Прозрачность. Прозрачностью называется способность минералов пропускать через себя световые лучи. По степени прозрачности минералы делятся на:
прозрачные – горный хрусталь, топаз, исландский шпат;
полупрозрачные – гипс, изумруд, сфалерит;
непрозрачные – пирит, магнетит, галенит, графит и др.
Механические свойства минералов
Спайность– свойство минералов раскалываться по определенным направлениям с образованием ровных блестящих плоскостей. По степени совершенства различают следующие виды спайности:
весьма совершенная– минералы легко расщепляются на тонкие листы, чешуйки, ограниченные зеркально-гладкими блестящими поверхностями (тальк, мусковит, биотит, гипс);
совершенная – минералы раскалываются на обломки, ограниченные плоскостями спайности, причем отбитые кусочки внешне напоминают кристаллы (галенит, кальцит, галит);
средняя– минералы раскалываются на обломки, ограниченные как плоскостями спайности, так и неровными поверхностями излома по случайным направлениям (полевые шпаты, амфиболы, пироксены);
несовершенная– минералы раскалываются на обломки, ограниченные неровными поверхностями, а спайность обнаруживается с трудом (оливин, сера, халькопирит, гематит, касситерит);
весьма несовершенная– минералы раскалываются по неопределенным направлениям и дают неправильные поверхности излома (магнетит, золото, платина).
Весьма совершенная спайность у слюды
Совершенная спайность по кубу у галенита
Совершенная спайность у галита
Рис. 2.1.3 Спайность минералов
Излом. Изломом называются неровные поверхности раскола минерала. Различают несколько видов излома:
раковистый излом– похожий на внутреннюю поверхность раковины с концентрически расходящимися ребрами (опал, кварц);
занозистый излом– характерен для игольчатых или волокнистых минералов (асбест, селенит);
землистый излом– свойственен землистым агрегатам минералов, имеющих шероховатую, матовую поверхности скола (каолинит, гëтит, пиролюзит);
зернистый излом– на поверхности излома отчетливо видны отдельные зерна, слагающие агрегат (хромит, магнетит);
неровный излом– поверхность раскола неровная (апатит).
Твердость.Под твердостью минерала подразумевается степень его сопротивляемости внешним механическим воздействиям. Твердость определяется царапанием по свежей, невыветрелой поверхности испытуемого минерала другим минералом или предметом, твердость которых известна. Эталонами твердости приняты десять минералов, входящих в шкалу Мооса 2 :
Рис. 2.14. Шкала твердости Мооса
Твердость минералов по шкале условно обозначена целями числами, не соответствующими действительной твердости указанных минералов. Так, например, твердость алмаза по шкале Мооса равна 10, кварца – 7, а талька – 1. На самом деле алмаз тверже талька в 3500 раз, а кварца – в 1150 раз.
Для определения твердости какого-либо минерала устанавливают, какой из эталонных минералов он царапает последним по порядку. Например, если исследуемый минерал оставляет царапину на кальците, но сам царапается флюоритом, то его твердость 3,5.
Относительную твердость минералов можно определить, не имея минералов, приведенных в шкале Мооса. Так, минералы с твердостью 1 – 2 чертятся ногтем, минералы с твердостью 3 царапаются медной монетой, 4 – царапаются железным гвоздем, 5,5 – 6 – стальным ножом, иглой.
Плотность. По плотности минералы делятся на три группы:
легкие – плотность менее 2-2,5 г/см 3 , (гипс, сера, галит);
средние – плотность от 2,5 до 4,0 г/см 3 (силикаты, карбонаты, кварц);
тяжелые– плотность более 4,0 г/см 3 (барит, гематит, самородные металлы).
Для минералов, в состав которых входят тяжелые металлы, высокая плотность является существенным диагностическим признаком.
Кроме выше перечисленных свойств, некоторые минералы обладают магнитностью, радиоактивностью, ковкостьюиупругостью. Поваренная соль (NaCl) обладаетсоленым вкусом; исландский шпат (CaCO3) имеет двойное лучепреломление.
Магнитность. Магнитность минерала определяется путем притягивания магнитом или его способностью воздействовать на магнитную стрелку компаса. Магнитностью обладают сравнительно небольшое количество минералов, в состав которых входят железо, кобальт, никель, марганец (магнетит, титаномагнетит, пирротин, железистая платина).
Кроме физических свойств минералов, для их определения в полевых условиях используются и некоторые химические свойства, к которым можно отнести: растворимость в воде (галит, сильвин), вскипание под действием разбавленной соляной кислоты (кальцит, доломит в тонком порошке) и др.
Существует два основных способа выражения химического состава минералов: в весовых процентах и в структурной форме. В первом случае формула, например халькопирита – CuFeS2, выражая его количественный состав, не дает представления о способах связи между элементами. Коэффициенты в формуле показывают, в каком соотошении находятся между собой элементы, входящие в состав минерала. Структурная формула, например ортоклаза K[AlSiO8] характеризует тип химического соединения и взаимные связи между отдельными его элементами. Структурные формулы отражают строение элементарно ячейки кристаллов и устанавливаются с помощью рентгеноструктурного и химического анализов.
Классификация минералов. Одна из распространенных классификация минералов на основе структурных и химических признаков разработана академиком А.Г. Бетехтиным. В ней все минералы неорганического происхождения группируются в следующие классы: самородные элементы, сернистые соединения (сульфиды), галоидные соединения, окислы и гидраты окислов, соли кислородных солей (карбонаты, сульфаты, фосфаты, силикаты и др). Представители минералов различных классов представлены вприложении Г.
1. Самородные элементы и интерметаллические соединения. В настоящее время известно около 30 элементов в самородном состоянии, подразделяющиеся наметаллы(золото Au, платинаPt, сереброAg, медьCu);полуметаллы(мышьякAs, сурьмаSb);неметаллы(сераS, графитC, алмазC).
2. Сульфиды и их аналоги. Сульфидами называют соединения химических элементов (в основном металлов) с серой. Сульфиды представляют особый интерес как руды цветных металлов и часто как носители золота. Большинство сульфидов образуется из горячих водных (гидротермальных) растворов.
Некоторые сульфиды могут кристаллизоваться из магмы, другие имеют осадочное происхождение. Например, вместе с магматическими расплавами поднялись вверх скопления сульфидов железа, меди и никеля вблизи Норильска. Сенсацией стало открытие в рифтовых зонах океана так называемых «черных курильщиков» – бьющих из трещин на дне горячих источников, вокруг которых вырастают конуса из сульфидных минералов. В земной коре наиболее широко распространены сульфиды железа (пиритFeS2) – серный колчедан, меди (халькопиритСиFеS2), свинца (галенитРbS), цинка (сфалеритZпS) и некоторые другие.
3. Галогениды. Класс представлен более чем 100 минералами – солями галогеноводородных кислот – HF,HCl,HBr,HI. Шире всего распространены хлориды Na, K и Mg:галитNaCl;сильвинKCl;карналлитMgCl2∙KCl∙6H2O; фториды Сa, Na иAl, например,флюоритCaF2.
4.Оксиды и гидроксиды. Минералы этого класса очень широко распространены в природе и насчитывают около 200 минералов оксидов и гидроксидов металлов и реже полуметаллов, составляющих по массе 5% литосферы. Особенно развит свободный кремнезем SiO2–кварци его многочисленные разновидности,опалSiO2⋅nН2О и другие, всегда тесно связанные с силикатами. В глубоких частях земной коры образуются оксиды Fe, Ti, Ta, Nb, Al, Cr, Sn, U и другие.
В класс оксидов попадают важные рудные минералы: гематитFe2O3,магнетитFe 2+ Fe2 3+ O4,пиролюзитMnO2,касситерит SnO2,рутилTiO2,хромитFeCr2O4,ильменитFeTiO3,уранинитUO2, а из гидрооксидов –бруситMg (OH)2,гётитHFеO2,гидрогётитHFeO2∙nH2O,гиббситAl(OH)3.
5. Карбонаты. Содержание минералов класса карбонатов составляет в земной коре 1,5% по массе. Карбонаты представляют собой соли угольной кислоты, имеющие в структуре анионные группы [CO3] 2- , изолированные друг от друга катионами металлов.
К карбонатам относятся:кальцитCaCO3,доломитCaMg(CO3)2,сидеритFeCO3,магнезитMgCO3, малахитCu2(CO3)(OH)2, и др. Ионы-хромофоры (красители) окрашивают карбонаты Cu в зеленые и синие цвета, U – в желтые, Fe – в коричневые, а другие карбонаты бесцветны. Некоторые карбонаты имею органогенное происхождение, другие связаны с гидротермальными растворами, третьи – с минеральными источникам.
Источник: studfile.net
Оптические эффекты камней
Драгоценным камням свойственен не только красивый блеск, но и различные оптические эффекты, образующиеся в результате природных качеств минералов, правильной обработки мастером и игры света.
В этой статье – о том, какие оптические эффекты камней распространены и какие из них наиболее ценны.
Оптические эффекты камней вызываются несколькими основными факторами. Какими? Читайте далее…
Оптические эффекты камней: природа явления
Оптические эффекты камней вызываются несколькими основными факторами. Прежде всего на возникновение сияния, световых полос и изменения оттенка минерала влияет особенная структура самоцвета. Так, она бывает гладкой или пористой, в результате чего свет может особенным образом преломляться на поверхности.
Помимо особенностей структуры камня, немалое влияние оказывает освещение. К примеру, определенные эффекты возникают под действием солнечных лучей, некоторые изменения заметны в контрасте естественного и искусственного освещения.
Огранка – еще один фактор, который может как усилить уже существующий оптический эффект, так и нейтрализовать его. Поэтому грамотная обработка самоцвета очень важна как основная эстетическая составляющая.
Разновидности оптических эффектов
Среди огромного разнообразия эффектов, присущих самоцветам, наиболее частыми и интересными будут следующие:
— астеризм и некоторые другие.
Первый эффект, свойственный камням, — авантюризация. Заключается он в возникновении искр и брызг, рассыпаемых по всему камню подобно минералу авантюрину. Этот эффект объясняется наличием в составе минералов тонких частиц слюды и гематита, определенным образом отражающих свет. Авантюризация свойственна в основном разновидностям шпата и кварца.
Иризация предполагает возникновение в поверхностном слое минерала небольшого радужного сияния. Этот эффект становится возможным при условии изменения структуры минерала в сочетании со специальной обработкой камня. Мерцание, возникающее при иризации, изменяется при перемещении точки зрения.
Как правило, иризация свойственна для тщательно отполированных разновидностей корунда, берилла, олигоклаза. Лабрадоризация будет одним из частных случаев иризации. В этом варианте световая игра будет сродни оптическому эффекту, свойственному одной из разновидностей шпата – лабрадору, что становится возможным благодаря особенной игре света в микроскопических пустотах в толще камня.
Еще один интересный эффект – астеризм. Он заключается в проявлении шестилучевой (иногда четырехлучевой) звезды на поверхности камня. Этот эффект свойственен волокнистым камням, отшлифованным в форме карбюшона. Астеризму подвержены разновидности корунда, особенно интересны звездчатые сапфиры.
Известный многим кошачий глаз по своей сути является однолучевой разновидностью астеризма. В этом случае при благоприятных условиях поверхность камня пересекает одна световая полоса.
Очень интересен в ювелирных украшениях александритовый эффект: в зависимости от характера освещения минерал меняет свою окраску. Название этому эффекту дал камень александрит. Этот самоцвет изменяет свой оттенок с сине-зеленого при дневном свете на пурпурный, возникающий под действием искусственного освещения. Александритовый эффект свойственен и другим минералам – флюориту, иногда гранату, сапфиру и шпинели. Минералы, обладающие таким свойством, нередко имеют более высокую стоимость по сравнению с обычными минералами того же рода.
Итак, оптические эффекты камней благодаря своему разнообразию и красоте заслуживают особого внимания к себе, в первую очередь давая больше возможностей при создании ювелирных украшений.
Специально для сайта «Магия Камня»
Источник: magya-kamnya.ru