Что такое плеохроизм драгоценных камней?

Некоторые драгоценные камни демонстрируют плеохроизм, два или три разных цвета в зависимости от угла обзора. Узнайте, почему это происходит и как это помогает геммологам идентифицировать драгоценные камни.

Плеохроизм означает «больше цветов». Плеохроичные драгоценные камни показывают два или три цвета, если смотреть под разными углами. Это свойство довольно эффектно проявляется у таких драгоценных камней, как андалузит, кордиерит, изумруд и танзанит. В таких драгоценных камнях, как перидот и аквамарин, он проявляется более тонко. Дихроичные камни имеют два цвета. Трихроичные драгоценные камни имеют три цвета.

андалузит проявляет плеохроизм — В зависимости от угла обзора андалузит может демонстрировать зеленый, красный или коричневый цвета. Его плеохроизм настолько экстремален, что может даже демонстрировать несколько цветов одновременно. Этот винтажный андалузит весом 7,01 карата модифицированной огранки «щит» демонстрирует зеленые, коричневые и красные цвета в отражениях своих граней. Фото © Джоэл Э. Арем, доктор философии, FGA. Использовано с разрешения.

Что вызывает плеохроизм?

Кристаллическая структура драгоценного камня во многом определяет, является ли он неплеохроичным, дихроичным или трихроичным. Эта структура влияет на то, как свет проходит через материал. Свет может быть по-разному поляризован и поглощаться по разным траекториям, что может влиять на цвета, которые мы видим.

Изотропные драгоценные камни

Когда свет проходит из воздуха в объект, подобный драгоценному камню, он замедляется. Это называется преломлением. Показатель преломления драгоценного камня (RI) — это отношение скорости света в воздухе к скорости света, проходящего через драгоценный камень. Мы видим свет, преломляемый драгоценным камнем, в виде цвета.

Если ничто другое не ограничивает движение света, камень называется изотропным. В изотропных материалах свет проходит во всех направлениях с одинаковой скоростью. Они не поляризуют свет. Это происходит в аморфных материалах, таких как янтарь (материалы без кристаллической структуры), а также в кристаллических материалах с одним RI. Драгоценные камни, такие как алмазы и гранаты, принадлежат к изометрической или кубической кристаллической системе. У этих драгоценных камней один RI, поэтому независимо от угла обзора они показывают только один цвет. Они неплеохроичные.

Анизотропные или двулучепреломляющие драгоценные камни

Драгоценные камни, принадлежащие к другим пяти кристаллическим системам, поляризуют свет. Когда это происходит, свет вибрирует в двух плоскостях под прямым углом друг к другу. В результате в этих драгоценных камнях свет движется с разной скоростью в разных направлениях. Это означает, что на самом деле у них более одного RI. Кроме того, поскольку поляризованный свет поглощается по-разному в каждом направлении, которое он принимает, каждое направление света или «луча» имеет разный цвет. Эти драгоценные камни называются анизотропными или двулучепреломляющими. Они могут иметь два-три разных цвета в зависимости от угла обзора.

Одноосные драгоценные камни

Драгоценные камни в гексагональной и тетрагональной кристаллических системах имеют одну оптическую ось (одно направление, которое не поляризует свет), но две RI, поэтому они преломляют свет с двумя разными скоростями. Они называются одноосными драгоценными камнями. Эти драгоценные камни могут иметь до двух цветов. Сапфир и изумруды являются хорошо известными примерами одноосных драгоценных камней.

Двухосные драгоценные камни

Драгоценные камни в орторомбических, моноклинных и триклинных кристаллических системах имеют две оптические оси, но три RI, поэтому они преломляют свет с тремя разными скоростями. Они называются двухосными драгоценными камнями. Эти драгоценные камни могут иметь до трех цветов. Андалузит, кордиерит и танзанит — хорошо известные примеры двуосных драгоценных камней.

Этот кристалл танзанита демонстрирует трихроизм: светло-фиолетовый с лицевой стороны; серо-голубой сбоку и красновато-коричневый вдоль его вертикальной оси. 29,72 карата, 2,9 x 1,4 x 0,8 см, Мерелани Хиллз, Лелатема Мтс, регион Аруша, Танзания. © Роб Лавински, www.iRocks.com. Используется с разрешения.

Все ли двулучепреломляющие драгоценные камни плеохроичны?

Бесцветные драгоценные камни могут не проявлять плеохроизма, даже если они одноосные или двуосные.

Не все цветные драгоценные камни с двойным лучепреломлением проявляют плеохроизм. Вместо этого они могут отображать только один цвет независимо от угла обзора. Разница в поглощении между двумя или более направлениями света может быть слишком незначительной, чтобы восприниматься как отдельные цвета. Более того, некоторые двухосные драгоценные камни могут иметь только два плеохроичных цвета, а не три.

Все ли изотропные драгоценные камни неплеохроичны?

Изотропные (однократно преломляющие) драгоценные камни никогда не проявляют плеохроизма. Однако некоторые драгоценные камни с однократным преломлением могут обладать аномальным двулучепреломлением, что может создавать плеохроичный цветовой эффект. Изометрические драгоценные камни, такие как бриллианты и гранаты, могут демонстрировать эти аномальные цвета, но обычно это происходит из-за деформации кристалла, а не плеохроизма.

В чем разница между плеохроизмом, изменением цвета и цветовым зонированием?

Не путайте плеохроизм с изменением цвета или цветовым зонированием. Изменение цвета драгоценные камни меняют цвет при различных типах освещения, таких как дневной свет, лампы накаливания, флуоресцентные и т.д. Цветовое зонирование означает, что у драгоценного камня видны отдельные области цвета. (Александрит демонстрирует как изменение цвета, так и плеохроизм).

двухцветный апатит - Бразилия — Цветовое зонирование происходит во время формирования драгоценных камней, когда кристалл образует слои с несколько иным химическим составом. Результирующие области могут иметь разные цвета. Хотя апатиты могут проявлять плеохроизм, два цвета, которые демонстрирует этот образец, являются результатом цветового зонирования. 1,01 карата, прямоугольная ступенчатая огранка, Бразилия. © Торговец драгоценными камнями. Используется с разрешения.

Плеохроичные цвета и идентификация драгоценных камней

Помимо привлекательной красоты, наблюдение за плеохроизмом может помочь в идентификации драгоценных камней. Количество цветов, видимых под разными углами, может указывать на возможную кристаллическую структуру неизвестного драгоценного камня. В сочетании с анализом других его свойств это может помочь его классифицировать.

Супергруппа минералов эпидот содержит множество видов драгоценных камней. Некоторые проявляют плеохроизм, некоторые нет (хотя все они имеют одинаковую моноклинную кристаллическую структуру). Некоторые также имеют специфические плеохроичные цвета. Однако иногда эти камни слишком темные, чтобы их цвет был легко виден. Сильная подсветка помогает выделить «рутбир» этого кристалла epidote и темные оливково-зеленые плеохроичные цвета. 3,3 x 1,4 x 1,0 см, долина Тормик, Харамош, округ Скарду, Балтистан, Северные районы, Пакистан. © Роб Лавински, www.iRocks.com. Используется с разрешения.

Как можно наблюдать плеохроизм?

Хотя в некоторых случаях плеохроизм можно увидеть невооруженным глазом, в других случаях плеохроичные драгоценные камни имеют очень незначительные различия в цвете. Геммологи используют такие инструменты, как полярископ и дихроскоп, чтобы лучше обнаружить плеохроизм.

турмалин - плеохроизм драгоценных камней — Плеохроизм в кристалле турмалина, демонстрируемый вращением линейного поляризационного фильтра на объективе камеры. Фото Маусвизеля. Общественное достояние.

Был ли «Компас викингов» плеохроичным камнем?

Ученые пытались идентифицировать легендарный «Компас викингов», камень, который «мог видеть, где находится Солнце на Небесах». Даже в пасмурный день или когда солнце стояло низко в арктическом небе, мореплаватели викингов использовали этот камень для определения положения Солнца. Викинги также называли его «солнечным камнем». (Однако это не то, что геммологи сейчас называют солнечным камнем).

Одна из теорий идентифицирует этот драгоценный камень как иолит, разновидность кордиерита. Поскольку иолит демонстрировал бы свой максимальный альтернативный цвет, если смотреть против направления скрытого солнца, викинги могли использовать это для определения направления.