12

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Костромской государственный технологический университет

Кафедра технологии художественной обработки материалов

и технического сервиса

С.А. Шорохов

Расчёт рациональной формы выбранного вида огранки

и построение хода световых лучей в ограненном камне

Методические указания

к лабораторной работе

Кострома

2006

УДК 671.152

Шорохов С.А.

Расчёт рациональной формы выбранного вида огранки и построение хода световых лучей в ограненном камне: методические указания к лабораторной работе / С.А. Шорохов. – 1-е изд. – Кострома: КГТУ, 2006. - 11 с.

Методические указания предназначены студентам специальности 071504 «Художественное проектирование ювелирных изделий» для выполнения лабораторной работы согласно учебной программе дисциплины «Геммология».

В методических указаниях приводятся необходимые теоретические положения и методика проведения работы.

Рецензенты: заведующий кафедрой технологии машиностроения КГТУ

д.т.н., профессор В.И. Петровский

Рекомендовано редакционно - издательским советом университета.

 Костромской государственный технологический университет, 2006

Цель работы:

Научить студента применять на практике теоретические знания, полученные при изучении дисциплины "Геммология и технологии вспомогательных операций", правильно производить построение хода световых лучей в ограненном камне и на основании расчетов назначать вид и тип огранки ювелирных и поделочных камней.

1. Цели и задачи огранки.

Огранка самоцветов производится с целью наиболее пол­ного выявления ценных свойств камня. Этого достигают:

1. Путем рационального раскроя кристалла, т. е. умелого выделения из него наиболее одно­родной по структуре и красивой по окраске части;

2. Путем придания ей эстетически наиболее выгодной формы;

3. Путем подбора (расчета) размеров и соотношений ли­нейных и угловых величин у получаемого многогранника, при которых ограненный самоцвет становится как бы собирателем и рефлектором падающих лучей, и его окраска выявляется наиболее сочно и ярко.

Задача осложняется тем, что при огранке самоцвета стре­мятся по возможности сохранить его вес, что обусловлено высо­кой стоимостью обрабатываемого материала.

При правильном подборе и расчете формы огранки и соот­ношений ее элементов, блеск поверхности всех граней коронки приближается к алмазному блеску в ореоле отраженных лучей. Внутренняя поверхность граней павильона отливает металличе­ским блеском под действием лучей, отражающихся от этих граней; при поворотах камня его грани как бы вспыхивают, «играют», различными цветами в результате дисперсии выхо­дящих из самоцвета лучей.

Сумма блесков поверхностей коронки и павильона называется «сверканием» граненого камня; сочетание сверкания с цветовой игрой боковых граней называется «огнем» ограненного самоцвета.

2. Рациональные формы огранки

Создать рациональные формы огранки для каждого вида самоцвета - это значит удовлетворить всем приведенным выше условиям. Поэтому при разработке рациональных форм огран­ки необходимо:

1) исходить из оптических свойств и окраски каждого само­цвета: показателей преломления и отражения лучей, критических углов, дисперсии, плеохроизма, распределения по по­верхности густоты окраски и других специфических для дан­ного самоцвета особенностей, влияющих на его оптику;

2. учитывать зависимости, существующие между элемен­тами формы и типа огранки, т. е. закономерности геометрии граненого самоцвета, так как каждая грань его вносит свою долю в общий блеск и игру всего камня;

3. основываться на оптических законах отражения, пре­ломления, полного внутреннего отражения, дисперсии и поглощения, которым подчинены лучи света, падающие на поверхность граненого самоцвета и проникающие в него.

Без этого невозможен точный и обоснованный расчет лю­бой рациональной формы огранки любого самоцвета.

3. Условия для получения максимального «сверкания»

ограненного самоцвета

Как уже указывалось выше, «сверкание» у драгоценного самоцвета складывается из блеска граней коронки, вызванного лучами, отражен­ными от поверхности коронки, и блеска граней павильона, обусловленного полным вну­тренним отражением лучей, упавших на внутреннюю поверх­ность павильона и вышедших из самоцвета после преломления у граней коронки.

Степень блеска граней коронки в отраженных лучах зависит от величины показателя отражения самоцвета. Значения этого показателя меняются от ряда не зависящих от нас причин (углов падения лучей света на поверхность граней, их поляризации, длины волны и т. д.), а также от качества полировки поверхностей граней коронки, их кристаллографической ориентировки и от других факторов (плохие условия хранения, вызывающие выветривание, разложение поверхности и т. д.). Так как это причины чисто технологического порядка, не связанные с вопросом формы самоцвета, то учитывать их при расчетах рациональных форм огранки, нет надобности. Что касается степени блеска внутрен­них поверхностей граней павильона, то она полностью будет зависеть от того, насколько правильно рассчитаны углы на­клона этих граней относительно плоскости сечения базы огра­ненного самоцвета и в какой степени обеспечено правильное соотношение размеров основных элементов его формы.

Граненые самоцветы обычно закреплены в оправы ювелир­ных изделий, и поэтому основная масса лучей падает на грани коронки.

Б леск граней павильона, т. е. явление полного внутреннего отражения, будет иметь место лишь в том случае, если лучи света упадут на внутреннюю поверхность граней под углами, большими, чем критический угол R данного самоцвета; для этих лучей грани сыграют роль отражающих зеркал. Все лучи, упавшие под углом, меньшим R, переломившись, выйдут из граненого самоцвета и будут поглощены, «потушены», оправой ювелирного изделия (рис. 1). В результате, рассматривая граненый самоцвет перпендику­лярно плоскости его площадки, мы обнаружим на фоне общего блеска внутренней поверхности павильона отдельные неотливающие грани, сквозь которые как бы «провалились» упавшие на них лучи света.

В точках А, Б, Г (см. рис. 1) лучи света, проникшие в камень, надают на грани павильона под углами, большими, чем критический угол R, поэтому в этих точках происходит полное внутреннее отражение лу­чей. В точке В луч упал на грань павильона под углом, меньшим, чем угол R, и поэтому, выйдя из камня, он поглощается оправой ювелирного изделия.

Рисунок 1. Ход световых лучей в

ограненном камне