Двупрелломление

Оптический эффект Двупрелломления

Двупреломлением называют оптический эффект суть которого заключается в раздвоении луча света при прохождении через кристалл минерала. В результате образуются два поляризованных луча, с отличающимися показателями скорости.

Схема двупреломления

Схема разделения луча при прохождении через ирландский шпаг:

  1. При падении луча под углом к кристаллу;
  2. Луч падает перпендикулярно.

В каких камнях можно наблюдать

Двупреломление свойственно практически всем природным минералам, за исключением тех, у которых элементы кристаллической решетки выстроены в форме кубической сингонии. Этот оптический эффект можно наблюдать у большинства известных ювелирных камней. Исключение составляют: гранат, шпинель, алмаз.

Увидеть эффект двупреломления в домашних условиях легко, даже при помощи лупы с кратностью увеличения в 8 – 12 раз. В качестве опытного образца удобно взять циркон. При наведении фокуса на ребра этого минерала легко заметить их схождение в колете. Двойную линию от преломленных лучей будет видно на стыке двух граней. Для сравнения, при аналогичных условиях, на алмазе будет видна четкая одна линия.

Натуральный алмаз

Физический процесс двупреломления

После разделения, световой луч не только поляризуется, но и приобретает свою скорость. Каждый из ювелирных камней обладает своими показателями преломления двух лучей, который рассчитывается в виде разницы между их скоростями. Данное соотношение является важным критерием для классификации ювелирных самоцветов. Ниже приведены цифры по некоторым из них:

  • Рутил имеет показатель – 0,287;
  • Кальцит – 0,172;
  • Сфен – 0,12;
  • Сподумен – 0,015;
  • Кварц и хризоберилл – по 0,009;
  • Корунд и топаз – по 0,008;
  • Берилл – 0,006.
Циркон

Указанные показатели могут незначительно изменяться в зависимости от цветового тона того или иного экземпляра. Например, голубой и золотой цирконы имеют 0,059. В то время, как у зеленого циркона, эта цифра стремиться к «0». В ювелирном деле, для более детального рассмотрения двупреломления, целесообразнее применять микроскоп с кратностью увеличения: 25-60. Для каждого отдельного показателя двупреломления, установлено: чем он ниже, тем четче видно лучи.

Одно- и двухосное преломление

Единственное направление лучей имеют камни с тетрагональной, гексагональной или тригональной сингониями строения кристаллической решетки. Это одноосные камни. К ним относятся:

  • Корунды (рубины, сапфиры);
  • Бериллы (изумруды, аквамарины);
  • Цирконы;
  • Турмалины;
  • Кварцы.

Минералам с кристаллической решеткой в форме ромбической, моноклинной, триклинной сингоний, свойственны две оптические оси:

  • Хризолиты;
  • Александриты;
  • Топазы;
  • Сподумены.
Схема двухосного преломления

Эффект двупрелломления в синтетических минералах

Искусственным камням свойственны очень высокие показатели двупреломления. Например, у синтетического рутила настолько большое преломление, что если не поддать его специальной обработке, на минерале все равно будет размытый оптический эффект, даже после его огранки.

Синтетический рутил