1.2 Самоцветы, имеющие ярко выраженные оптические свойства.

Кварц. Формула SiO2, сингония тригональная, твёрдость 7, показатель преломления 1,544. В чистом виде кварц бесцветен или имеет белую окраску из-за внутреннних трещин и кристаллических дефектов. Примеси придают ему самую разнообразную окраску. Ценное минеральное сырье: используется в оптических приборах, в генераторах ультразвука, в телефонной и радиоаппаратуре (как пьезоэлектрик). В больших количествах потребляется стекольной и керамической промышленностью (горный хрусталь и чистый кварцевый песок) Также применяется в производстве кремнеземистых огнеупоров и кварцевого стекла. Многие разновидности используются в ювелирном деле как поделочные камни.

Исландский шпат. Формула CaCO3, показатель преломления 1.658. В чистом виде оптический исландский шпат бесцветен, но примеси могут придавать ему желтоватый, голубой или розовый оттенок. Даже крупные образцы минерала отличаются высокой прозрачностью. Для оптического кальцита характерны кристаллы, имеющие форму тригонального скаленоэдра - двенадцатигранника, напоминающего двойную пирамиду. Благодаря высокому двулучепреломлению света (0,172) и хорошей прозрачности в видимой и УФ-области спектра используется в оптических и оптоэлектронных системах для поляризации света и управления световыми потоками. Использование исландского шпата в оптической промышленности основано на его оптической однородности, очень высоком двупреломлении в сочетании с прозрачностью и проницаемостью для ультрафиолетовых и видимых лучей света. Из него изготавливают поляризационные призмы, лучеразводящие пластины и цилиндры, бифокальные линзы и многие детали поляризационных микроскопов, фотометров, интерферометров, поляриметров и др.

Рубин. Формула AL2O3, показатель преломления 1,763 - 1,772. Драгоценный камень I категории, используется в дорогих ювелирных изделиях. Качественные экземпляры ценятся дороже алмаза. Красные корунды называются рубинами, синие — сапфирами. Светлоокрашенные сапфиры или бесцветный корунд ювелирного качества носит название Лейкосапфир. "Звёздчатые" или замутненные разновидности рубина и сапфира с хорошо выраженным эффектом астеризма обрабатываются в виде кабошона. Находит широкое применение также в приборостроении, лазерных технологиях (используются в основном искусственные рубины). Лазерное излучение рубина в красной области спектра связано с квантовыми переходами между уровнями энергии иона Сr3+, а с переходами между спиновыми подуровнями — действие рубина как квантового усилителя радиоволн (мазера).

1.3 Применение в промышленности.

МИКРОСКОП ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЙ—отличается от обыкновенного (биологического) микроскопа присутствием двух призм Николя (или просто николей). Одна из них (поляризатор) находится под предметным столиком М. п. в осветительном приборе, а др. (анализатор), вдвигаемая и выдвигаемая,— в тубусе М. п. между окуляром и объективом. Предметный столик вращается вокруг оси, совпадающей с осью М. п. На поляризатор направляется обыкновенный свет и выходит из него в виде одного прямолинейно-поляризованного луча, который при прохождении через кристаллл разлагается в общем случае на два луча, колеблющихся во взаимно перпендикулярных пл. и распространяющихся в кристалле с различной скоростью. В результате эти 2 луча выходят из кристалла с некоторой разностью хода (фаз). Анализатор приводит колебания лучей в одну пл. и заставляет их интерферировать, в связи с чем погашаются те или иные части спектра. М. п:, в котором производятся наблюдения в параллельном свете, называется ортоскопом. М. п., приспособленный для исследования в сходящемся свете, называется хоноскопом. Для получения сходящегося света служит конденсор (линза Лазо), помещаемый над поляризатором под предметным столиком М.; при коноскопическом исследовании пользуются также линзой Бертрана, вдвигающейся в тубус между анализатором и окуляром.

КВАРЦЕВЫЙ КЛИН— компенсатор в виде удлиненной клинообразной пластинки, изготовляемой из кварца. При вдвигании в тубус микроскопа К. к. дает последовательно гамму интерференционных окрасок первых 3 — 4 порядков. Это даёт возможность в оптической технологии при поляризации идентифицировать положительное и отрицательное двупреломление, и позволяет быстро выполнить исследование структуры минералов.

НИКОЛЬ, Николя призма, поляризующая призма, изобретенная английским физиком Николем. Призма Николя является необходимой частью различных поляризационных аппаратов: поляризационного микроскопа, поляриметра, некоторых фотометров и др., в к-рых имеются «николи»—поляризатор и анализатор. Призма Николя делается из исландского шпата (СаСо3), к-рый обладает очень сильным двупреломлением. Благодаря особому устройству один из возникающих лучей («обыкновенный») удаляется, другой («необыкновенный») выходит из николя в виде плоско-поляризованного луча.

Схема этой призмы впервые опубликована в «Edinburgh new philosophical journal» (v. VI, p. 83, 1828). В настоящее время существуют также другие схемы построения такого рода призм, например призма Томсена, Аренса и др.

САХАРИМЕТР - поляризационный прибор для определения содержания Сахаров (реже др. оптически активных веществ) в растворах по измерению угла вращения плоскости поляризации, пропорционального концентрации раствора. Компенсация вращения плоскости поляризации в сахариметре, в отличие от поляриметра, производится линейно перемещающимся кварцевым клином. Применение кварцевого компенсатора дозволяет освещать сахариметр белым светом, т. к. кварц и сахар обладают почти одинаковой дисперсией оптического вращения. При измерении концентрации других веществ, например, камфоры, их освещают монохроматическим светом определённой длины волны. Отсчёт угла вращения ведётся по линейной шкале, непосредственно указывающей процентное содержание сахара в растворе. Как и в поляриметрах, в сахариметре при компенсации происходит уравнивание яркостей двух половин поля зрения, регистрируемое визуально или фотоэлектрически. Во многих современных сахариметрах с поляризационной модуляцией света кварцевый компенсатор и шкала связаны со следящей системой и компенсация измеряемого вращения плоскости поляризации осуществляется автоматически.

РУБИНОВЫЙ ЛАЗЕР. Рубиновый лазер относится к твердотельным лазерам. Значительно мощнее твердотельных являются газовые и химические лазеры, дающие мощность излучения до сотен киловатт. Основными особенностями лазеров являются их высокая монохроматичность и когерентность их излучения, а также чрезвычайно высокая концентрация световой энергии в пространстве, что позволяет в принципе осуществлять даже лазерный термоядерный синтез посредством нагревания плазмы лазерным лучом.  Рубиновый лазер может давать линейно-поляризованное излучение без помощи какого-либо поляризатора. Если рубиновый стержень лазера вырезан из кристалла рубина таким образом, что оптическая ось кристалла перпендикулярна к оси стержня или составляет с ней угол 60, то излучение линейно-поляризовано, причем вектор индукции D перпендикулярен плоскости главного сечения кристалла. Лазеры применяются в медицине как бескровные и чрезвычайно стерильные скальпели, позволяющие осуществлять микрохирургические операции. Преимущества рубина заключаются в его выдающихся механических свойствах, о которых мы говорили раньше: в его твердости, теплотоупорности и устойчивости в сильно агрессивных условиях. Из других кристаллических веществ для лазеров используются алюминиево-иттриевые гранаты, флюорит и ряд других преимущественно искусственных, кристаллов.

Первый лазер бал создан в 1960 г. на рубине, в котором незначительная часть ионов Al3 была замещена ионами хрома. Этот лазер излучал яркий свет с длиной волны 694,3 нм. С помощью рубинового лазера было проведено точное определение (локация) расстояния от Земли до Луны. Затраты энергии при этом не превышали энергии сгорания десятка спичек. В настоящее время применение лазеров в технике все более расширяется.

РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОСКОП  - микроскоп, предназначенный для исследования микроструктуры объектов в рентгеновском излучении. Предел разрешения рентгеновского микроскопа может превышать разрешение световых микроскопов на 2—3 порядка в соответствии с отношением длин волн рентгеновского и видимого излучений. Специфичность взаимодействия рентгеновского излучения с веществом обусловливает отличие рентгеновских оптических систем от световых. Малое отклонение показателя преломления рентгеновских лучей от единицы (меньше чем на 10-4) практически не позволяет использовать для их фокусировки линзы и призмы. Электрические и магнитные линзы для этой цели также неприменимы, т. к. рентгеновское излучение инертно к электрическим и магнитным полям. Поэтому в Р. м. для фокусировки рентгеновских лучей используют явление их полного внеш. отражения изогнутыми зеркальными плоскостями или отражение их от кристаллографических плоскостей (в отражательном Р. м.). Оказалось также возможным построить рентгеновский микроскоп по принципу теневой проекции объекта в расходящемся пучке лучей от точечного источника (проекционный, или теневой, Р. м.). Отражательный рентгеновский микроскоп содержит микрофокусный источник рентгеновского излучения, изогнутые зеркала-отражатели из стекла (кварца с нанесённым на него слоем золота) или изогнутые монокристаллы и детекторы изображения (фотоплёнки, электронно-оптические преобразователи).