Плеохроизм

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Плеохроизм кристалла кордиерита

Плеохрои́зм (от др.-греч. πλέον — больше и χρόα — цвет) — изменение цвета анизотропных веществ (кристаллов) в зависимости от их ориентировки относительно луча поляризованного света.

Явление связано с тем, что анизотропные кристаллы в разной степени поглощают свет различных длин волн, проходящий через них, что становится заметно человеческому глазу лишь в случае поляризованного света. Это явление хорошо известно в практике микроскопических наблюдений, однако плеохроизм может наблюдаться и в обычных условиях при обычном освещении кристаллов некоторых минералов (кордиерит, диаспор, турмалин). Для этого необходимо рассматривать кристаллы в проходящем свете, через их плоские грани (искусственные или естественные). Как известно, гладкие поверхности в значительной мере поляризуют отражаемый и преломляемый ими свет.

История[править | править вики-текст]

Впервые плеохроизм был фиксирован в 1816 году Жаном Био и Фомой Зеебеком. Во Франции и России в 1896—1903 годах это явление было изучено Валерианом Агафоновым.

Физика явления[править | править вики-текст]

Плеохроизм огранки кордиерита

Плеохроизм — следствие оптической анизотропии веществ. Поглощение или преломление света в них анизотропно, а зависимость поглощения от длины волны (следовательно, видимого цвета) определяет видимую окраску кристаллов. К примеру, дихроизм возникает в результате двупреломления луча, а потому он не может проявлять себя в изотропном кристалле. Однако обратное утверждение было бы в корне неверно: ни в коем случае нельзя считать, что если в камне нет дихроизма (или плеохроизма), то он изотропен. К примеру, плеохроизм чаще всего отсутствует в бесцветных камнях, однако и во многих окрашенных двупреломляющих драгоценных камнях (к примеру, в некоторых цирконах) плеохроизма также нет или он настолько мал, что его очень трудно выявить.[1]:92-93

Плеохроизм, как правило, проявляется тем сильнее, чем гуще (или ярче) природная окраска камня. Например, в тёмно-зелёном александрите плеохроизм проявляет себя значительно сильнее, чем в светлых разновидностях хризоберилла.[1]:93

Чаще всего плеохроизм наблюдается в кристаллах, для которых характерна и такая разновидность плеохроизма, как линейный дихроизм — неодинаковость поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей. Для одноосных кристаллов различают 2 «главные» (основные) окраски — при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней (по т. н. направлениям No и Ne).

Виды плеохроизма[править | править вики-текст]

Дихроизм[править | править вики-текст]

Плеохроизм красного турмалина

Если наблюдаются два различных цвета по двум перпендикулярным направлениям, то это явление называется дихроизмом, например, у турмалина).

Круговой дихроизм (эффект Коттона) — различие поглощения для света правой и левой круговых поляризаций.

Трихроизм[править | править вики-текст]

В двуосных кристаллах возможно проявление трёх основных окрасок, по трём направлениям, которые иногда могут совпадать с главными направлениями кристалла (в этом случае их обозначают Ng, Nm и Np). При наблюдении по другим направлениям кристалл кажется окрашенным в промежуточные цвета.

Измерение[править | править вики-текст]

Прибор для обнаружения слабого плеохроизма (двух близких оттенков) в кристаллах называется дихроскопом или микродихроскопом. Для количественной характеристики явлений световой абсорбции (в том числе плеохроизма) существуют спектрофотометры. Современные спектрофотометры — универсальные приборы, которые позволяют диагностировать минерал (и его качество) сразу по многим параметрам, в том числе и точно определить наличие (и степень) плеохроизма во всех частях светового спектра.

Минералы, обладающие плеохроизмом[править | править вики-текст]

  • Аквамарин (плеохроизм не слишком отчётливый, как правило, кристаллы меняют цвет в сравнительно небольшом диапазоне, от зеленоватого и бледно-голубого до глубокого небесно-голубого).
  • Аксинит (кристаллы этого минерала полупрозрачные до непрозрачных, однако плеохроизм у них очень сильный и выглядит эффектно: от оливково-зелёного цвет меняется до красноватого или желтовато-бурого)
  • Александрит (классический пример очень чёткого плеохроизма, кристаллы меняют цвет от сине-зелёных тонов при дневном свете до розово-малиновых или красно-фиолетовых оттенков при электрическом освещении)
  • Анатаз (обладает достаточно слабым, часто неотчётливым плеохроизмом, который усиливается тем более, чем интенсивнее окрашен кристалл этого редкого минерала)
  • Андалузит (имеет выраженный плеохроизм, который, отчасти усиливается эффектом люминесценции кристаллов, минерал меняет свой цвет в зависимости от угла освещения в диапазоне от жёлто-зелёного до буровато-красного)
  • Апатит (при разных расцветках проявляет слабый плеохроизм, в частности, зеленоватые апатиты при вечернем свете становятся розоватыми, а серые — дают на просвет голубизну)
  • Бадделеит (плеохроизм кристаллов близок к эффекту александрита, цвет меняется от коричневого или дымчатого на зеленоватый или хаки разной степени чёткости)
  • Бенитоит (этот очень редкий и красивый минерал имеет сильнейший эффект плеохроизма: от бесцветного — до зеленовато-синего или глубокого синего цвета, эффект дополнительно усиливается синей люминесценцией в присутствии ультрафиолета — к примеру, в условиях яркого дневного освещения)
  • Бирюза (несмотря на свою практически полную непрозрачность, тем не менее, многие образцы обнаруживают слабый плеохроизм в диапазоне голубоватого и зеленоватого тона)
  • Бразилианит (этот редкий травянисто-зелёный минерал имеет очень слабый эффект плеохроизма — в рамках оттенков зелёного цвета, однако некоторые крупные кристаллы в огранке имеют хороший эффект)
  • Буланжерит (этот непрозрачный, мучнистый и войлокоподобный минерал имеет очень слабый плеохроизм)
  • Везувиан (в обычных условиях этот минерал имеет зеленовато-жёлтый или изумрудно-зелёный цвет, который придают этому минералу примеси железа, но в поляризованном свете, как правило, проявляет отчётливый плеохроизм)
  • Геденбергит (эта разновидность диопсида имеет выраженный эффект перемены цвета: от бледно-зелёного до коричнево-зелёного при различных спектрах освещения)
  • Гиперстен (этот непрозрачный поделочный камень имеет сильный плеохроизм, что значительно увеличивает его декоративность, в тонких пластинках меняет цвет по трём направлениям: от буро-красного до желтовато-бурого и серовато-зелёного)
  • Данбурит (этот редкий минерал слабо плеохроичен, в основном изменяет цвет в тонах жёлтого, кроме того, кристаллы люминесцируют в бело-зеленоватых или синеватых тонах)
  • Диоптаз (минерал редкий, перемена цвета не слишком отчётлива, от травянисто-зелёного до голубовато-зелёного, меняется не столько сам цвет, сколько его оттенок)
  • Дюмортьерит (это редкий минерал голубого или синего цвета часто путают с лазуритом или голубыми кварцами, однако его выдаёт сильнейший плеохроизм — настолько контрастна перемена цвета до чёрного или красновато-бурого)
  • Изумруд (некоторые ярко-окрашенные образцы обладают заметным плеохроизмом, при повороте кристалла меняют цвет от желтовато-зелёного до голубоватого)
  • Касситерит (обычно обнаруживает плеохроизм в тонких пластинках. Лишь немногие образцы не обнаруживают плеохроизма, что может быть связано с большой дефектностью их структуры).
  • Кианит (в отличие от сапфиров видимая окраска кианита меняется в зависимости от угла зрения, а не от спектра освещения, этот эффект связан со структурой кристалла)
  • Кордиерит (обладает эффектом яркого плеохроизма, цвет меняет в диапазоне от жёлтого или бледно-голубого до тёмно-фиолетового, само название этого минерала происходит от слов «корунд» и дихроизм)
  • Корнерупин (некоторые образцы минерала обладают очень сильным плеохроизмом в диапазоне: зелёный — жёлтый — бурый, особенно ценятся кенийские огранённые корнерупины, меняющие окраску от зелёной до фиолетовой)
  • Корунд (особенно известны плеохроизмом так называемые «цветные сапфиры» от гранатово-красных до розовых и фиолетовых, которые в дневном освещении обнаруживают зелёный цвет, их плеохроизм напоминает игру александрита)
  • Лазулит (минерал обладает контрастным плеохроизмом, причём, окраска по одному из оптических направлений отсутствует и камень выглядит бесцветным, а по двум другим — становится лазурно-голубым)
  • Муллит (бесцветные кристаллы не обнаруживают плеохроизма, но примеси металлов, окрашивающие муллит в розоватый или синеватый цвет придают ему также и свойства менять окраску при разном освещении)
  • Ортит (этот минерал имеет сильный плеохроизм: от красно-коричневого до коричнево-золотистого или зелёно-коричневого цвета, следует, впрочем, отметить, что кристаллы ортита нередко радиоактивны)
  • Парамелаконит (этот редкий минерал, смешанный оксид меди, чёрный и непрозрачный, тем не менее, имеет слабый эффект плеохроизма, отчасти, поддержанный переменой оттенка алмазного блеска, присущего этим кристаллам)
  • Пирротин (этот минерал, практически непрозрачный и даже обладающий металлическим блеском, тем не менее, обладает слабым эффектом плеохроизма, кристаллы заметно меняют оттенок в рамках основного цвета)
  • Пурпурит (несмотря на непрозрачность, этот минерал обладает эффектным плеохроизмом: меняет цвет от серого — до розовато-красного или даже пурпурного, согласно названию минерала)
  • Рамзаит (различно окрашенные образцы обнаруживают достаточно чёткий плеохроизм: от светло-жёлтого до оранжевого, охристого или буроватого цвета)
  • Розовый кварц (из-за большого содержания примесей эта разновидность кварца часто обладает плеохроизмом, хотя и в слабой форме, только в рамках оттенков розового)
  • Рубин (как и многие драгоценные корунды часто плеохроичен, хотя и неотчётливо, нередко рубины меняют оттенок цвета с холодного на тёпло-красный при перемене освещения)
  • Танзанит (плеохроизм кристаллов танзанита не слишком контрастный, в зависимости от освещения они меняют цвет в диапазоне от синего до сиренево-фиолетового, иногда коричневатого или бурого из-за добавления зелёной окраски)
  • Синхалит (этот редкий минерал с длиннопризматическими кристаллами обладает отчётливым плеохроизмом, цвет меняется от чисто зелёного — до бурого и тёмно-коричневого)
  • Титанит (имеет отчётливый плеохроизм, проявляющийся по-разному в зависимости от основной окраски кристаллов: у зелёных цвет варьирует — от бледного до бесцветного, у жёлтых — также от бесцветного до розовато-бежевого)
  • Топаз (плеохроизмом обладают только некоторые разновидности топаза, чаще всего меняющие окраску зонально, когда разные участки кристалла окрашены в диапазоне от голубого до винно-жёлтого)
  • Турмалин (относится к числу минералов с самым отчётливым и резким плеохроизмом, сильнее всего выражен плеохроизм у красных кристаллов, которые меняют цвет до жёлтого)
  • Фосгенит (для этого минерала, содержащего в своём составе фосген, характерен слабый плеохроизм в рамках оттенков жёлтого, отчасти, усиленный флуоресценцией в ультрафиолетовых лучах)
  • Халькофанит (этот редкий цинково-марганцевый минерал — непрозрачный, чёрного цвета и с металлическим блеском, тем не менее, имеет очень сильный эффект перемены цвета в зависимости от освещения)
  • Хромдиопсид (несмотря на то, что у чистого диопсида плеохроизм отсутствует, хромдиопсиды имеют выраженный эффект перемены цвета в диапазоне от жёлто-зелёного до изумрудно-зелёного)
  • Циркон (плеохроизм не слишком отчётливый и только у некоторых разновидностей появляется прозелень в расцветке, а голубые цирконы иногда теряют цвет вечером, эффект также скрадывается алмазным блеском минерала)
  • Цитрин (обладает интересным свойством: природные бледно-жёлтые кристаллы имеют слабый плеохроизм, однако кристаллы цитрина нередко нагревают ради получения более густой и тёплой окраски — после такой обработки эффект плеохроизма исчезает)
  • Эвклаз (кристаллы этого минерала окрашены слабо и плеохроизм имеют также слабый: цвет изменяется от бледно-зелёного — до жёлто- или голубовато-зелёного)
  • Эпидот (кристаллы зелёного, жёлтого и красноватого цвета обладают выраженным плеохроизмом — от зеленоватого до коричневатого или жёлтого цвета)

Применение[править | править вики-текст]

  • Важная сфера применения плеохроизма — изготовление поляризационных фильтров (поляроидов), действие которых основано на явлении линейного дихроизма (например, в кристаллах ПВС-йод).
  • Для идентификации самоцветов, наряду с другими методами.

Шифры УДК, связанные с плеохроизмом[править | править вики-текст]

  • 535.349.1 Псевдоплеохроизм (плеохроизм при наличии ориентированных включений)
  • 535.349.3 Изменение цвета и плеохроизм под действием механического сжатия и растяжения
  • 535.349.4 Изменение цвета и плеохроизм под действием облучения

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 Г.Смит. «Драгоценные камни» (перевод с G.F.Herbert Smith «Gemstones», London, Chapman & Hall, 1972). — Москва, «Мир», 1984 г.

Литература[править | править вики-текст]

  • Агафонов В. К. О поглощении ультрафиолетовых лучей кристаллами и о «полихроизме» в ультрафиолетовой части спектра: предварительное сообщение // ЖРФХО. 1896. Т. 28. Вып. 8. Физ. часть. С. 200—215. Отд. изд. СПб.: тип. В. Демакова, 1896. 16 с.; То же на фр. яз. Absortion des rayons ultra-violets par les cristaux et polychroisme dans la partie ultra-violette du spectre // Arch. sci. phys. natur. Génève. 4me per. 1896. Vol. 2. P. 349—364.
  • Агафонов В. К. К вопросу о поглощении света кристаллами и о плеохроизме в ультрафиолетовой части спектра // Зап. СПб. мин. об-ва, 1902. Ч. 39. № 2. С. 497—626; Отд. изд. О поглощении ультрафиолетовых лучей кристаллами и о «полихроизме» в ультрафиолетовой части спектра. СПб.: типо-лит. К. Биркенфельда, 1902. 130 с.
  • Белянкин Д. С., Петров В. П., Кристаллооптика, М., 1951;
  • Костов И., Кристаллография, пер. с болг., М., 1965.

См. также[править | править вики-текст]