ЛЕКЦИЯ 7

Отражение и преломление

Для идентификации наиболее важной и определяющей характеристикой драгоценного камня является его показатель преломления п. Причиной являются постоянство этой константы для большинства драгоценных камней и возможность измерить ее с точностью до сотых долей (а часто и до тысячных). Многие драгоценные камни удается отличать друг от друга, даже если их показатели преломления имеют незначительную разницу (например, природная и синтетическая шпинель, розовый топаз и турмалин).

Законы отражения и преломления Снеллиуса

Не смотря на свою простоту эти законы составляют основы оптики:

1. Угол падения света на плоскую отражающую поверхность равен углу его отражения.

2. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к отражающей по­верхности (в точке падения луча) лежат в одной плоскости.

Падающий луч (рис. 1) — это луч света, падающий на отражающую поверхность, а угол падения образуется этим лучом и прямой, проведенной п ерпендикулярно (т. е. под углом 90°) к отражающей поверхности. Эта перпендикулярная прямая называется нормалью и играет роль линии отсчета при определении как утла падения, так и угла отражения. На рис. 1 угол ION равен углу NOR, как сказано в первом законе отражения Снеллиуса.

Полированная поверхность

Рис.2 (а) Падающий свет, входящий в драгоценный камень (под углом к поверхности, не равным 90°), преломляется в направлении к нормали. Свет, выходящий из драгоценного камня (под углом, не равным 90°), преломляется в направлении от нормали. (б) Поскольку воздух — гораздо менее плотная среда, показатель преломления! оптически более плотной среды равен отношению синусов углов ION и МОR.

Преломленный луч

Преломление светового луча выражается это соотношение в виде двух законов преломления:

1. Когда световой луч переходит из одной среды в другую, существует определенное соотношение между синусами угла падения и утла преломления. Это соотношение зависит только от свойств этих двух сред и длины волны света.

2. Падающий луч, преломленный луч и нормаль (в точке падения) лежат в одной плоскости.

Слово «преломление» означает всего лишь угловое отклонение. Когда! света из одной среды (такой, как воздух) переходит в оптически более плотную среду (скажем, драгоценный камень) под углом, не равным 90°, он преломляется, т. е. отклоняется от первоначального направления распространения, правлении нормали (рис. 9.2, а). Если же луч выходит из драгоценного камня попадает в воздух, он преломляется в направлении от нормали. Чем больше разница в оптической плотности двух сред (а в случае драгоценного камня находящегося в воздухе, чем больше оптическая плотность драгоценного камня ) тем больше будет угол преломления.

Показатель преломления

Считая, что в общем случае падающий луч преломляется при переходе из воздуха в оптически более плотную среду, показатель преломления более плотной среды n можно вычислить следующим образом:

n= sin ION / sin МОR.

Существует несколько практических способов определения показателя преломления вместо измерения углов и выискивания значений им он по тригонометрическим таблицам.

1. отношение оптической плотности драгоценного камня к оптической плотности воздуха; 2. отношение скорости света в воздухе к скорости света в драгоценном камне.

В первом законе преломления Снеллиуса также упоминается длина волны света. Поскольку показатель преломления драгоценного камня изменяется с изменением длины световой волны, в качестве стандарта при геммологических определениях принят желтый монохроматический свет натриевой лампы (если красный свет, показатель преломления будет несколько ниже, для синего света — выше). Термин «монохроматический» означает, что используется свнет одной длины волны (или очень узкого участка спектра).