О свойствах минералов.
В целях унификации измерения дисперсии принято выражать ее в виде разности показателей преломления световых лучей в стандартном интервале, соответствующем фра унгоферовым линиям В(686,7 нм) и G(430,8hm) видимой части солнечного спектра; интервал BG охватывает почти всю видимую часть спектра: линия В лежит у его красного конца, линия G — у фиолетового. Практически же дисперсия обычно измеряется для интервала 670,8—422,7 нм, ограниченного красной спектральной линией лития и фиолетовой — кальция. Наибольший эффект дает дисперсия света у бесцветных прозрачных кристаллов с высоким показателем преломления; у окрашенных камней даже высокая дисперсия менее заметна, хотя все же, несомненно, делает их более привлекательными.
Среди бесцветных минералов максимальной дисперсией BG обладает алмаз (0,044), за ним следует циркон (0,039). Но надо сказать, что для своего весьма высокого показателя преломления, равного 2,42, алмаз имеет не столь уж большую дисперсию. Есть несколько минералов (гранатде мантоид, титанит, касситерит), значительно превосходящих алмаз по величине дисперсии, хотя у них показатели преломления гораздо ниже. Однако все эти минералы окрашены, а потому эффект "огня" (игры камня), обусловленный высокой дисперсией, у них не столь заметен как у алмаза.
Зато ряд бесцветных синтетических кристаллов — такие, как искусственный рутил TiO2, титанат стронция (фабулит), ниобат лития (линобат) или фианит (кубические ZrO2 и НГО2, стабилизированные Y2O3) имеют более высокую дисперсию, чем алмаз, и соответственно более сильную игру (огонь). Правда, большинство таких кристаллов (кроме фа булита и фианита) оптически резко анизотропны, что снижает возможность их использования в качестве имитаций алмаза (при рассматривании таких ограненных камней в лупу их задние ребра двоятся).
Ко второй группе оптически анизотропных минералов — относятся все представители средних и низших сингоний, т.е. абсолютное большинство минералов. Оптически анизотропные кристаллы обладают способностью поляризовать естественный свет, т.е. строго упорядочивать и ориентировать в пространстве направление его колебаний. Эта их способность есть ответная реакция атомов (ионов), слагающих кристалл, на воздействие, ко-
торое оказывает на них электрическое поле световых волн: ведь свет, как известно, — один из видов электромагнитных колебаний. Световые лучи создают электрическое поле с очень высокой частотой колебаний: в диапазоне (4—7,5)* 1014 колебаний в секунду. При столь высокой частоте энергетический импульс световых волн слишком мал, чтобы сдвинуть с места тяжелые ядра атомов; они остаются неподвижными, зато электронные оболочки атомов деформируются, поляризуются. Такая поляризация атомов называется электронной.
В свою очередь поляризованные атомы воздействуют на световые волны, поляризуя проходящие через кристалл лучи света и уменьшая скорость его распространения. Чем сильнее поляризованы атомы, тем скорость света в кристалле меньше, т.е. тем больше его показатель преломления. Входя в оптически анизотропный кристалл, луч света раздваивается. При этом в кристаллах средних и низших сингоний свет распространяется поразному.
В кристаллах средних сингоний, имеющих, как мы уже знаем, одну кристаллографическую ось высшего порядка — тройную, четверную или шестерную — ориентированную вертикально (служащую осью с), световой луч раздваивается на два с разными свойствами. Один из них подчиняется обычным законам преломления света, т.е. имеет постоянную скорость распространения во всех направлениях в кристалле и, соответственно, постоянный показатель преломления; иными словами, на его поведении оптическая анизотропность кристалла не сказывается. Этот луч был назван Х.Гюйгенсом (1678; опубликовано в 1690) "обыкновенным" (о). Другой же луч в разных направлениях распространяется с различной скоростью, т.е. его показатель преломления зависит от направления в кристалле. Такой луч получил название "необыкновенного" (е).
Но в кристаллах средних сингоний есть одно направление, в котором раздвоения лучей не происходит. Если пучок света распространяется вдоль главной кристаллографической оси, то все лучи пучка ведут себя как обыкновенные. Это направление, совпадающее в кристаллах средних сингоний с осью с, т.е. с их единственной кристаллографической осью высшего порядка (L3, L4, L6), называется оптической осью; соответственно такие кристаллы являются оптически одноосными. Если скорость распространения обыкновенного луча больше, чем необыкновенного (или, иными словами, показатель преломления первого меньше, чем второго), то одноосный кристалл считается оптически положительным, при обратном соотношении скоростей — оптически отрицательным.
<1> <2> <3> <4> <5> <6> <7> <8> <9> <10> <11> <12> <13> <14> <15> <16> <17> <18> <19> <20> <21> <22> <23> <24> <25> <26> <27>