что такое дисперсия минерала
Блеск натуральных камней. Светопреломление и дисперсия.
Ювелирные украшения притягивают к себе внимание практически всех женщин. Одним интересен больше дизайн и форма изделия, другим важен металл, из которого аксессуар изготовлен. Но никого не оставит равнодушным сверкание камня! 
Натуральные камни очень интересны за счёт своих оптических эффектов. После длительной и серьёзной ювелирной обработки нам открывается настоящая красота камня. Искристый огонь «сердца» украшения завораживает и пленяет. 
Этот чудесный эффект игры, вспышки разноцветных искр вызывают такие свойства камня, как преломление и дисперсия света. 
Каждый камень играет по-разному. Скорее всего, обладательницы серебряных украшений с натуральными камнями замечали, что их блеск отличается от фианита. 
Яркость блеска зависит от коэффициента преломления света (чем выше коэффициент, тем насыщение блеск).
Светопреломление – это отношение скоростей света в кристалле и в воздухе. Скорость света и направление луча меняются, т.к. плотность натурального камня отличается от воздуха. На преломление влияют месторождение, цвет, примеси в камне и изменения в его химическом составе. Показатели преломления натуральных вставок варьируются от 1,2 – 2,6.
Для измерения показателя преломления света используется специальный оптический прибор – рефрактометр. Это число очень важно для определения углов граней, чтобы в результате огранки получить лучшую игру камня и максимальный блеск. Свет преломляется, когда проходит через огранённый камень, затем отражается в задних гранях и выходит через верх вставки. Таким образом, камни с высоким показателем преломления выглядят ярче, т.к. лучше отражают свет.
Для многих натуральных камней характерно особенное свойство – двупреломление. Свет, попадая на кристалл делится на два отдельных луча, которые двигаются с разной скоростью и по разным траекториям. А вот одиночное преломление свойственно немногим натуральным камням (гранат, алмаз, шпинель).
Коэффициенты преломления некоторых натуральных камней представленных в «Оринго»:
Перидот: 1,65 – 1,703; двойное лучепреломление: 0,036 – 0,038
Топаз: 1,609 – 1,643; двойное лучепреломление: 0,008 – 0,016
Цитрин: 1,544 – 1,553; двойное лучепреломление: 0,009
Аметист: 1,544 – 1,553 двойное лучепреломление: 0,009
Дымчатый кварц: 1,544 – 1,553; двойное лучепреломление 0,009
Хризопраз: 1,53 – 1,54; двойное лучепреломление: 0,004 – 0,009
Чароит: 1,55 – 1,561; двойное лучепреломление: 0,004 – 0,009
Родонит: 1,716 – 1,752; двойное лучепреломление: 0,010 – 1,014
Камни с показателями преломления от 1,3 до 1,9 имеют стеклянный блеск. Для камней с значениями коэффициента преломления от 1,9 до 2,6 характерен алмазный блеск. Также выделяют шелковистый блеск, будто свет играет на шёлке. Поэтому благодаря разном типам блеска каждый камень по-своему уникален! 
Дисперсия – расщепление кристаллом белого цвета на все цвета радуги.
Проходя через кристалл, для белого света характерно не только преломление, но и разложение на спектральные цвета. Световой луч, который выходит через верх камня, состоит из волн разной длины, поэтому окрашен в красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий и фиолетовый цвета.
У всех камней дисперсия разная. С увеличением показателя преломления возрастает и дисперсия. Важное свойство, которое делает бесцветные или слабо окрашенные камни ещё привлекательнее – высокий показатель дисперсии. В меньшей степени дисперсия проявляется для цветных минералов, т.к. эффект подавляется основным оттенком. Особенно сильна дисперсия у алмаза, именно благодаря этому показателю известно богатое сияние камня. Камни с высокой дисперсией, как правило, ограняют в сложные формы (к примеру, бриллиантовая огранка). В простые формы ограняют вставки с низкой дисперсией, подчёркивая таким образом глубину цвета.
При диагностики драгоценных камней дисперсия играет важнейшую роль, позволяя провести сравнение ювелирных вставок. Дисперсию света камней измеряют с помощью настольного спектрометра или отражательного гониометра. Это довольно сложный процесс, требуется большое количество дополнительный средств. Числовое значение дисперсии – это разница показателей преломления красного и фиолетового цвета.
Стоит помнить, одинаковых камней нет! Каждый камешек сияет своим уникальный блеском! 
Что такое дисперсия минерала
ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ
Цвет и свет, или почему бриллиант не самый-самый.
Цвет прозрачных для света камней формируется из суммы спектров отраженного и прошедшего через камни света, за «вычетом» поглощенной части.
Что такое «коэффициент преломления» и «дисперсия», и как их понимать?
В ответ на вопрос, что такое «коэффициент преломления света», практически любой человек почти сразу ответит что-то типа «насколько луч света в камне отклоняется от прямой линии»… Логика понятна, мы все знаем, что луч света распространяется всегда прямо! Об особых условиях, типа наличия рядышком черной дыры, способной за счет сверхмощной гравитации искривить луч света, мы говорить не будет в виду отсутствия поблизости таких черных дыр.
На самом деле все не совсем так.
Представьте себе такой пример: Вы идете по дороге со скоростью 5 км/час. При прочих идеальных условиях на каждый шаг Вам требуется определенное и неизменное усилие. А теперь попробуем двигаться со скоростью 5 км/час, будучи по шею в воде! Чтобы сохранить скорость, Вам потребуется значительное увеличение усилий! Если усилия не менять, скорость значительно упадет, то есть вода затормозит Ваше движение.
Когда луч света движется в идеальном вакууме, его скорость составляет 300000 км/сек. Но когда луч света движется не в вакууме, он «натыкается» на атомы и молекулы вещества. И эти атомы и молекулы тормозят луч света. Коэффициент преломления, или «индекс преломления», как принято говорит в англоязычном мире, является значением, обозначающим снижение скорости продвижения луча света в конкретном веществе/предмете. Коэффициент преломления дистиллированной воды равен 1.333, что означает – луч света движется в воде в 1.333 раза медленнее, чем в вакууме.
Понятное, что способность вещества замедлить свет зависит от его химического состава. Но не только! От структуры вещества тоже зависит очень много! И вода, и лед имеют одинаковый состав, но коэффициент преломления у льда составляет уже 1.313, а коэффициент 100%-но насыщенного водяного пара составляет 1.0002. А ведь и вода, и лед, и пар имеют совершенно одинаковый химический состав.
Можно привести и другой пример, очень близкий и понятный любителям камней и минералов. У самого обычного крупнокристаллического кварца усредненный коэффициент преломления – 1.548. однако если тот же кристалл кварца расплавить, а затем охладить до комнатной температуры, то у перекристаллизовавшегося кварца коэффициент преломления составит уже примерно 1.456. У разновидностей кварца – опалов, содержащих от 1 до 20% воды, коэффициент преломления колеблется от 1.40 до 1.46. Чем больше воды в составе, тем ниже коэффициент преломления.
Кроме того, что происходит замедление движения луча, действительно меняется и его направление. Понять это несложно – если у Вас на пути окажется столб, Вам его придется обойти. Атом для луча света также является препятствием, и луч, «наткнувшись» на атом, отклоняется и меняет траекторию своего движения.
Выше мы уже упоминали, что любое непрозрачное вещество частично отражает свет, частично его поглощает. Поглощенная атомом часть луча света просто «исчезла», а отраженная часть луча, изменив свою траекторию, ушла дальше. Но сам по себе луч уже изменился, изменился его спектр.
«Гуляя» внутри камня, бесчисленное множество раз отражаясь от атомов, составляющих структуру камня, свет расщепляется на составляющие. Основных спектральных составляющих белого света, напомню, 7 (Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан). Насколько сильно условно «белый» свет расщепляется на составляющие, описывает параметр «дисперсия».
Камни, которые «ярче блестят и играют сильнее» по сравнениею с бриллиантами или, как минимум, с бриллиантами конкурируют.
Камни, у которых коэффициент преломления выше, чем у бриллианта:
Гематит, Куприт, Прустит, Муассанит (синтетический), Рутил, Анатаз.
Эти камни блестят ярче бриллианта.
Камни, у которых коэффициент преломления сравним с таковым у бриллианта, или же усреднённый коэффициент ниже, но верхнее его значение при двулучепреломлении превышает или сравнимо с коэффициентом преломления у бриллианта:
Сфалерит, Стронция Титанат, Стибиотанталит, Ванадинит, Крокоит, Вульфенит, Танталит.
Очень близко к бриллиантам «подобрались», имея коэффициенты преломления хоть и ниже бриллиантового, но настолько высокие, что их невозможно определить с помощью стандартного рефрактометра с максимальным значением шкалы 1.89:
Фианит (синтетический), Фосгенит, Цинкит, Касситерит, Симпсонит, Циркон, Повеллит, Шеелит, Андрадит, Англезит, Пурпурит, Байянит, Церуссит.
По показателю дисперсии бриллиант уступает следующим камням:
Анатаз, Вульфенит, Ванадинит, Сфалерит, Танталит, Брукит, Цинкит, Муассанит (синтетический), Касситерит, Повеллит, Андрадит, Церуссит, Сфен, Бенитоит.
Игра у этих камней, в случае идеальной огранки и полировки сильнее, чем у любого самого лучшего бриллианта.
Сравнимы с бриллиантом по игре или мало ему уступают:
Англезит (дисперсия как у бриллианта), Циркон, Шеелит, Смитсонит, Диоптаз. Не очень сильно уступают бриллиантам по игре гранаты спессартины, альмандины и гроссуляры.
А вот, к примеру, корунды (сапфиры и рубины) по игре значительно уступают всем перечисленных выше камням, даже у гранатов альмандинов и гроссуляров дисперсия в полтора раза выше, чем у сапфиров и рубинов!
Дисперсия
Быстрый поиск по тексту
Оптический эффект Дисперсия
Дисперсией, или радужной игрой света, называется оптический эффект, который проявляется в виде перелива граней ювелирных камней. Он является результатом разложения лучей белого цвета на радужный спектр, при прохождении их через кристалл.
История изучения явления
Впервые с этим оптическим эффектом, человечество столкнулось, когда начало предавать огранку кристаллам драгоценных камней. Долгое время объяснений данному процессу не было. Физическая способность луча белого света к разложению на несколько цветов открыта в 1672 году английским ученым Исааком Ньютоном, благодаря его опытам с призмами. Между тем, полное научное обоснование дисперсия получила гораздо позже.
Физическая сторона процесса
Световые волны, проходящие через кристалл минерала, преломляются и разлагаются на семь цветов. Преломление происходит неоднородно, так как волны, образующие спектр, имеют различную длину. В результате мы видим радугу. Данный оптический эффект хорошо заметен только у бесцветных минералов. Лучшим примером в этом случае служит обработанный алмаз.
Степень дисперсии является одним из критериев классификации минералов. Данный показатель получают, рассчитывая разницу между длинами световых волн: красного цвета (687 нм) и фиолетового (430,8 нм). Это обусловлено тем, что красный имеет максимальную фазовую скорость при минимальной степени преломления. В то же время, световые волны, формирующие фиолетовый цвет, обладают минимальной скоростью при максимальной степени преломления. Оставшиеся цвета радуги, также являются составляющей белого, находятся в промежутке между красным и фиолетовым.
Данные цифры для различных камней отличаются, например:
Условия оптического эффекта
Чтобы мы увидели радужный спектр необходимо три главных условия:
Синтетические минералы с эффектом Дисперсии
Эталоном эстетики дисперсии выступает алмаз. Имея соответствующую огранку, данный драгоценный камень, даже при незначительном освещении, обильно отображает радужные краски. С учетом его значительной стоимости, в ювелирном искусстве часто используют близкие к нему натуральные и искусственные камни, обладающие высоким уровнем дисперсии. Чаще всего в качестве замещения берут:
Следует отметить, что искусственные минералы не обладают многими свойствами натуральных кристаллов. Характеризуемые высокой степенью дисперсии, синтетические камни ослабляют силу проходящего через них света. В результате, радужное свечение имеет легкий серый оттенок.
Удивительные оптические эффекты камней
Человечеству издревле присуща любовь к сверкающим предметам, которая является движущей силой к созданию прекрасных ювелирных украшений. Но они не были бы столь притягательны и удивительны без природных минералов и самоцветов, которые помещаются в центр изделий и ложатся россыпью на оправы колец, колье, браслетов и серег.
Почему же нас так привлекают драгоценные камни? Ученые задались этим вопросом и провели исследование, результаты которого были опубликованы в издании “Journal of Consumer Psychology”. Одна из версий, которую выдвинули исследователи, гласит, что любовь к блестящим предметам заложена в нас самой природой. Бессознательно сверкающие самоцветы напоминают нам воду, а потому кажутся столь желанными.
Но дело, конечно, не только в биологии. Люди обожают все красивое и удивительное, а камни действительно могут удивлять. Например, своими оптическими эффектами.
Откуда берутся оптические эффекты камней?
Не секрет, что драгоценные минералы имеют особое строение, то есть свою уникальную кристаллическую структуру. У каждого камня она своя, поэтому свет, проникая внутрь кристаллов, преломляется в них особым образом, распадаясь на составляющие цвета спектра — красный, синий, фиолетовый и другие краски радуги. А иногда свет образует особые фигуры на поверхности камня или внутри него.
Тот или иной оптический эффект может быть обусловлен и химическим составом минерала. Присутствие тех или иных примесей (включений) может сделать камень хамелеоном, то есть заставить его поменять свою окраску при смене освещения, а может придать ему едва уловимый дополнительный оттенок. Это связано с тем, что химические элементы реагируют на свет проявлением самых разных реакций.
9 оптических эффектов драгоценных камней
Как же именно могут меняться самоцветы? Какие оптические эффекты они проявляют? Давайте рассмотрим самые запоминающиеся и известные визуальные трансформации драгоценных камней.
Дисперсия
Этот оптический эффект ответственен за такое замечательное явление как “игра” света и его огненные вспышки. Самой яркой иллюстрацией здесь послужит бриллиант, который славится блистательными искрами на своих гранях. Больше ни один камень не сверкает так сильно, и именно эта особенность делает его столь дорогим и востребованным.
Бриллианту придают сложную огранку как раз для того, чтобы раскрыть его способность к дисперсии. Когда свет попадает внутрь обработанного кристалла, он преломляется, распадаясь на цвета радуги, каждый из которых десятки раз отражается от граней камня и начинает сверкать на поверхности.
Если дисперсия похожа мерцание тысячи звезд, то следующий эффект напоминает не менее красивое явление — полярное сияние.
Поляризация
В некоторых случаях, когда свет попадает внутрь драгоценного камня, возникает особое колебание световых волн, которые выходят на поверхность перпендикулярно источнику освещения. Тогда возникает настолько сильное свечение, что создается эффект полярного сияния над камнем.
Проиллюстрировать это явление может турмалин Параиба. Этот камень неонового оттенка невероятно красив, но увидеть все его великолепие можно только вживую, потому что поляризацию невозможно сфотографировать.
Опалесценция
Этот оптический эффект назван в честь опала — невероятного камня, который содержит в себе целую гамму оттенков. И все они подвижны! Вращая камень, можно обнаружить, что они то появляются, то пропадают, то снова появляются, но не на поверхности, а внутри. Это похоже на всполохи света, возникающие будто бы хаотично.
Похожее явление демонстрируют лунный камень, адуляр, ортоклаз.
Авантюризация
Еще одно оптическое явление, названное в честь камня, для которого оно характерно в наибольшей степени. Внутри авантюрина словно зажигаются искорки, а происходит это из-за отражения света от миниатюрных “зеркалец”, которые случайным образом располагаются внутри минерала.
Астеризм
Этот эффект хорошо виден внутри некоторых сапфиров, ограненных кабашоном. При их освещении можно увидеть шестиконечную звезду, которая меняет свое положение при вращении камня. Данное явление возникает из-за игольчатых включений, которые направляют свет наружу таким специфическим образом.
Кроме сапфиров, астеризм может быть присущ некоторым экземплярам рубинов, шпинелей и отдельным видам гранатов.
Кошачий глаз
Это частное проявление астеризма. В данном случае на поверхности кристалла виден блик, напоминающий строение глаза кошки. Такая особенность встречается у турмалина, лунного камня, кварца, хризоберилла.
Александритовый эффект
Такое название явление имеет в честь камня александрита, который может изменять свою окраску с изумрудно-зеленой на рубиново-красную при искусственном освещении. При свете дня он так похож на рубин, что первые исследователи всерьез путали эти камни, но стоило наступить ночи, как разница становилась очевидной.
Плеохроизм
Этот эффект схож с александритовым, только смена окраски происходит не из-за свойств освещения, а при простом вращении камня. Например, если рассматривать в руках танзанит с разных углов, то можно наблюдать трансформации цвета: от сапфирово-голубого до насыщенного малинового.
Флюоресценция
Ряд драгоценных камней под воздействием ультрафиолета может начать очень ярко светиться, иногда совершенно противоположным цветом — это и называется флюоресценцией.
К примеру, алмазы под ультрафиолетом становятся ярко-синими, а рубины усиливают свой оттенок даже при обычном солнечном свете.
АЛМАЗ и БРИЛЛИАНТ
Свойства алмазов, диагностика
Твёрдость алмаза
Специалисты считают алмаз уникальным минералом, обладающим такими свойствами, которых нет у других веществ. Человеку пока неизвестны природные или искусственные материалы, более твердые, чем алмаз.
Высокая твердость и износостойкость алмаза обусловливает его широкое применение в науке и технике.
Например, на шкале твердости минералов алмаз является эталоном с самым высоким показателем, твёрдость алмаза равна 10, а самая высокая из всех минералов микротвёрдость находится в диапазоне от 93 157 до 98 648 Мпа. При этом у алмаза наблюдается анизотропия твёрдости. Это свойство проявляется так, что в разных направлениях и на различных гранях твёрдость кристалла отличается. Это свойство алмаза используется при его обработке.
Износостойкость алмаза колеблется в широких диапазонах, среднее ее значение в несколько раз превышает износостойкость известных абразивных материалов, таких как карбиды кремния и бора.
В популярной литературе можно встретить такой «метод» для отличия бриллианта от других камней (по твердости): бриллиант оставляет царапину на стекле, в то время как все остальные камни стекло не царапают.
В действительности же некоторые имитации бриллианта (в том числе самая распространенная – фианит) легко царапают стекло. Твердость оконного стекла равна 6, кварца – 7, топаза – 8, фианита – 8,5, бесцветного корунда (лейкосапфира) – 9, искусственного муассанита – 9,5. Поэтому тест со стеклом – не очень удачный диагностический метод. Теоретически вместо стекла можно воспользоваться другим более твердым материалом – например, корундом или муассанитом, твердость которых около 9. Но важно учесть, что в этом случае на не бриллиантах останутся царапины.
В итоге твёрдость алмаза, которой он действительно отличается от всех других камней, геммологи обычно не могут использовать как диагностическое свойство. Оно может служить только косвенным признаком: благодаря высокой твердости бриллиант не теряет блеска и игры с годами, поскольку его полировку сложно испортить. Нужно только время от времени очищать камень от микрочастиц пыли и жира.
При этом другие более мягкие имитации (стекло, например) с годами истираются: их грани покрываются царапинами, а ребра завальцовываются («затираются»).
Абразивная способность любого материала определяется отношением массы сошлифованного материала к массе израсходованного для этого абразива.
Если принять за единицу абразивную способность алмаза, то абразивная способность карбида кремния составит 0.2-0.3, а карбида бора – 0.5-0.6.
Электро и теплопроводность алмаза
Алмаз обладает высокой теплопроводностью. В основном, алмазы не проводят электричество,
исключение составляют голубые алмазы, содержащие бор.
Ювелиры часто используют для диагностики бриллиантов даймонд-тестер (даймонд-детектор). Их работа основана на измерении теплопроводности камня. Они позволяют отличить бриллиант от всех имитаций, за исключением муассанита (поскольку у последнего также очень высокая теплопроводность).
Различить между собой бриллиант и муассанит позволяет муассанит-тестер (или дуотестер), помимо теплопроводности измеряющие электропроводность:
в отличие от проводящего муассанита, алмаз электричество не проводит!
Теплопроводность алмаза может меняется под воздействием температуры.
Плотность алмаза
Плотность алмаза составляет 3.515 грамма на кубический сантиметр.
В природе попадаются алмазы, у которых находят существенные отклонения от этой величины, обусловленные наличием трещин, пор, различных включений.
Плотность прозрачных с наличием зеленоватых пятен алмазов или дымчато-коричневых немного ниже, чем у жёлтых или бесцветных алмазов. Но эти колебания плотности очень незначительны.
Однако в качестве диагностического признака у плотности есть важное ограничение: измерить плотность можно только для неоправленного камня.
Рассмотренные выше свойства – твердость, теплопроводность, электропроводность, плотность – условно относят к физическим. Другая группа свойств камней называется оптическими (например, показатель преломления, дисперсия, цвет).
Показатель преломления алмаза
Показатель преломления света в алмазе высокий – 2,42.
Он позволяет находить такие формы и пропорции огранки бриллианта, при которых лучи света, входя в камень со стороны короны, переотражаются гранями павильона и выходят обратно снова через грани короны.
В результате наблюдатель видит в бриллианте вспышки света, даже когда камень находится в изделии, и со стороны павильона свет в него не поступает. Если такую же форму огранки придать другому камню с близким к алмазу показателем преломления, лучи будут идти тем же путем, поэтому мы не можем отличить ограненный бриллиант от фианита ни по яркости, ни по рисунку отражений граней.
Если же стандартной бриллиантовой огранкой огранить бесцветный сапфир (его показатель преломления 1,76) или горный хрусталь (показатель преломления 1,54), то их можно отличить от бриллианта по внешнему виду: у этих камней по сравнению с бриллиантом яркость меньше, через грани павильона в лупу можно видеть фон, а рисунок отражений граней отличается от такового в бриллианте. Имитирующие бриллиант стекла могут иметь разные показатели преломления, и чем выше показатель, тем больше такое стекло внешне похоже на бриллиант. « Стразы » – старинное название имитаций бриллианта из стекла, которые за счет примесей обычно имеют высокий показатель преломления.