СОБСТВЕННЫЕ ОКРАСКИ МИНЕРАЛОВ

Окраска за счет избирательного светопоглощения

При светопоглощении электроны переходят из стационарных(основных, энергетически выгодных позиций) в вакантные (энергетически невыгодные, но потенциально возможные) позиции. Светопоглощение происходит за счет поглощения энергии света при его пропускании кристаллом или отражении. Соответственно, цвет минерала характеризуется спектрами пропускания и отражения. Энергия перехода электрона из стационарной позиции в вакантную обозначается как Еп. Величина перехода электронов у разных минералов разная.

Рассмотрим причины собственных окрасок минералов.

1. Значение величины перехода Е. Если величина Е больше энергии

п п

света, электроны не будут переходить в другие позиции, т. е. свет не взаимодействует с кристаллом, не отдает ему энергии, минерал оказывается прозрачным и бесцветным (например, алмаз). Если энергия перехода очень мала, что характерно для самородных металлов с«электронным газом», то энергия всех

43

44

Анизотропия окраски

Окраска – это физическое свойство, которое в объеме минерала проявляется неравномерно. Это вызвано анизотропией их пространственной решетки.

В минерале существуют направления, проходя вдоль которых свет поглощается по-разному. Это явление зависит от структуры минерала, и более всего от типа симметрии.

Кристаллы кубической сингонии обладают однородным цветом, который одинаков во всех направлениях, например, гранаты, шпинели, флюорит – это оптически изотропные минералы. В оптически изотропных минералах свет распространяется во все стороны равномерно, как в воздухе.

Кристаллы средних сингоний обладают свойством анизотропии, которая в отношении окраски проявляется как дихроизм. Д и х р о и з м – это изменение

окраски в зависимости от направления прохождения через минерал света по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Одно из этих направлений– ось симметрии (третьего, четвертого или шестого порядков), второе – перпендикуляр к оси симметрии. Изменение цвета по этим двум направлениям является максимальным. Во всех других направлениях окраска будет промежуточной.

Кристаллы низших сингоний обладают более сложной картиной и явление изменения окраски в них называется п л е о х р о и з м, т. к. в них существует три взаимно перпендикулярных направления (их привязывают к кристаллографическим осям x, y, z), обладающих собственной окраской. Все остальные направления прохождения света через кристалл будут давать промежуточные окраски.

Наиболее четко изменение окраски в зависимости от направления прохождения через него света можно наблюдать в турмалине, который вдоль призмы с осью L3 будет казаться светлее, а поперек кристалла цвет будет темным. У

45

Игра и переливы цвета

Все прозрачные и полупрозрачные минералы обладают таким свойством как дисперсия света, которое проявляется как игра и переливы цвета(или света), идущая как бы изнутри кристалла. Ярким примером этого свойства являются игра цвета у бриллиантов, радужное свечение, идущее из черных кристаллов лабрадора, игра света в благородных опалах и беломоритах. Эти явления связаны с некоторыми явлениями дисперсии, интерференции и дифракции света при прохождении через минерал.

Д и с п е р с и я – это зависимость показателя преломления вещества от длины волны, проходящего через него света. Дисперсия четко проявляется при прохождении света через специальные оптические призмы, при этом белый свет разлагается в спектр. Показатель преломления уменьшается с увеличением длины волны (наименьшее преломление испытывает красный, а наибольшее – фиолетовый луч света). Именно дисперсия является причиной «огня» или игры бриллианта. Углы и форма огранки у него рассчитываются так, чтобы красный и фиолетовый лучи разошлись наиболее сильно. Мерой дисперсии является разность между показателями преломления красного и фиолетового лучей. У рутила она составляет 0,250, алмаза – 0,062–0,043, у рубина и сапфира – 0,018, берилла и топаза – 0,014, кварца – 0,013 и флюорита – 0,007.

И н т е р ф е р е н ц и е й с в е т а называется наложение друг на друга параллельных пучков света, в результате чего, часть лучей ослабляется (гаснет), а часть – усиливается. Окраски из-за интерференции света установлены у кальцита, гипса, слюды (все эти минералы характеризуются совершенной спайностью). Окраска проявляется в бесцветных кристаллах в виде типичных радужных колец Ньютона. Такие же кольца образуются вокруг воздушных зазоров в трещинах кальцита, кварца, гипса, придавая им радужную окраску. Интенсивность цвета при интерференции зависит от толщины воздушного зазора.

И р и з а ц и я . Разновидностью интерференции является иризация. Наблюдается это явление в полевых шпатах– лабрадоре, олигоклазе и ортоклазе. Кристаллы олигоклаза, например, состоят из тончайших(примерно 100 нм) пластинок, несколько отличающихся по химическому составу, и, следовательно, преломлению. Интерференция отраженных от таких пластинок лучей света приводит к радужному внутреннему сиянию олигоклаза в голубых тонах. Для лабрадора также характерна иризация. Радужные переливы благородного опала объясняются дифракцией (по другим авторам интерференцией) света из-за особого строения опала: он состоит из мельчайших (150–300 нм) глобул SiO2 с водой в межгранулярном пространстве.

Побежалость. Некоторые минералы вместо присущей им окраски иногда сияют пестрыми, разноцветными отблесками. Яркие радужные цвета не связаны со свойствами самих минералов, а возникают в тонких пленках, образую-

46