5

Лекция 7

Оптические эффекты (цвет, блеск и др.) Цвет и избирательное поглощение

Белый свет состоит из смеси цветов, или длин волн, видимого спектра, взятых приблизительно в равных количествах. Когда мы смотрим на цветной драгоценный камень, освещенный белым светом, цвет его, который мы видим, является результатом поглощения камнем различных длин волн исходного белого света. В прозрачных минералах свет этих длин волн будет поглощаться из света, проходящего через камень; в непрозрачных — из света отраженного от поверхности камня. В обоих случаях наблюдаемый цвет камня создается комбинацией цветов непоглощенной части белого света и результирующий цвет будет дополнительным к поглощенной части спектра.

Если, например, камень поглощает фиолетовый конец спектра, цвета оставшейся части белого света в совокупности дадут дополнительный желтый цвет (рис. 8.). Если будут поглощаться все длины волн от желтых до фиолетового то камень будет выглядеть красным.

Рис. 8. Если камень имеет полосу погаси ния в фиолетовой час спектра, то оставите красная и зеленая сти падающего бело!¹ света, отражаясь от i ня, дадут наблюдаем! желтый цвет.

Такое поглощение отдельных длин волн, или цветов, из падающего на объект белого света называется избирательным поглощением. Визуально его можно исследовать с помощью прибора, называемого спектроскопом. Свет, прошедший через драгоценный камень или отразившийся от его поверхности, направляется в спектроскоп, где происходит его разложение на спектральные цвета с помощью комбинации призм (или дифракционной решетки). Длины волн света, поглощенные камнем, видны в спектроскопе как темные полосы м ni серии темных линий. Таким образом, в спектроскопе наблюдается так называемый спектр поглощения, который иногда очень помогает в идентификации камня.

Аллохроматическая и идиохроматическая окраска драгоценных камней

Избирательное поглощение света драгоценными камнями вызывается либо наличием в них примесей (таких, как оксид хрома в рубине или оксид железа в аквамарине), либо химическим составом камня (например, медь в бирюзе ини марганец в гранате спессартине). Окраска драгоценных камней, обуслов­ленная наличием примесей, называется аллохроматической (т. е. «окрашен другим»), а вызванная собственным химическим составом — идиохроматической («самоокрашенный»).

Большинство окрашенных драгоценных камней имеют аллохроматическую окраску и в отсутствие примесей являются бесцветными. Примерами драгоценных камней с аллохроматической окраской, но бесцветных при отсутствии в них окрашивающих примесей являются горный хрусталь, бесцвет­ные сапфир и топаз и гошенит (разновидность берилла).

Переходные элементы

Избирательное поглощение света в камнях и с аллохроматической, и с идиохроматической окраской вызывается присутствием одного или более из вось­ми металлов, называемых переходными элементами. В камнях с аллохромати­ческой окраской эти элементы действуют как окрашивающие примеси, а в камнях с идиохроматической окраской они входят в химическую формулу минерала.

Восемь элементов вызывающих появление окраски камней:

1. Титан - синий сапфир (с железом), синий цоизит

2. Ванадий - гранат гроссуляр (тсаворит), зеленый ванадиевый берилл, синтетический корунд (имитация александрита), некоторые синтетические изумруды, синий и фиолетовый сапфир.

3. Хром - Рубин, изумруд, красная шпинель, гранаты пироп, хромовый гроссуляр, дематоид, уваровит, хромдиопсид, зеленый жадеит, розовый топаз, александрит.

4. Марганец - Родохрозит, родонит, гранат спессартин, розовый кварц, андалузит

5. Железо - Сапфир, аквамарин, синий и зеленый турмалин, аметист, гранат альмандин

6. Кобальт -Синтетическая синяя и зеленая шпинель, синтетический синий кварц (за исключением редкой синей шпинели, кобальт не обнаружен ни в одном из природных прозрачных драгоценных камней), кобальтовое стекло

7. Никель - Хризопраз, синтетический зеленый и желтый сапфир

8. Медь - Диопсид, малахит, бирюза, синтетический зеленый сапфир

В Великобритании и Европе изумрудом считается только берилл, окрашенный хромом.

Циркон и некоторые окрашенные разновидности топаза, кварца и флюорита не содержат переходных элементов в определяемых количествах. В отличие от других минералов их цвет легко изменить с помощью нагрева или облучения.