Преломление света и рефрактометр
У каждого драгоценного материала есть собственный индекс рефракции (RI). Он может выражаться одним числом или порядком чисел, которые можно определить с помощью этого прибора, если немного потренироваться.
Казалось бы, так можно разрешить все проблемы с идентификацией драгоценных камней, но, к сожалению, все значительно сложнее.
Синтетический сапфир покажет те же цифры, что и натуральный, камни в оправах идентифицировать сложнее, а неограненные — почти невозможно.
Если еще вспомнить, что многие материалы показывают крайне близкие значения, становится ясно, что этот инструмент никак не может быть признан основным.
Однако с его помощью можно определиться с направлением исследования: синий камень с коэффициентом рефракции 1,72 не может быть сапфиром, скорее всего, это шпинель, натуральный или искусственный.
Рефрактометр — важный инструмент для тестирования камней, которым, при наличии практики, может пользоваться и любитель.
Принцип действия рефрактометра
Принцип замечательно описан Робертом Вебстером в его всеобъемлющем труде Драгоценные камни: «…когда луч света проходит наклонно через границу между прозрачным материалом и материалом с более низкой оптической плотностью, он отклоняется от нормального, и, поскольку угол падения луча возрастает, возникает угол, при котором отклонившийся луч касается границы двух сред. Угол в 90 градусов между преломленным и нормальным лучами называется предельным углом внутреннего отражения. Дальнейшее возрастание угла падения приведет к отражению луча в прозрачный материал, который полностью внутренне отражен».
В рефрактометре «прозрачным материалом» служит призма из оптически плотного стекла. Камень, который необходимо протестировать, кладут на призму (любой ровной гранью), прикрепляя к ней контактной жидкостью.
Затем в инструмент поступает свет (обычно монохроматический, например натриевый) и проходит через стеклянную призму.
В соответствии с описанным выше принципом, некоторое количество света проникает внутрь камня, остальной же отражается обратно в инструмент; отраженный луч освещает шкалу, которую можно увидеть в глазок рефрактометра, «теневой угол» между светлой и темной областями на шкале является индексом рефракции (RI).
Через камни с кубической кристаллической решеткой (например, бриллиант, шпинель, гранат) и некристаллические субстанции (например, стекло) свет проходит одним лучом.
Во всех прочих самоцветах луч разбивается на два отрезка, и они движутся с разной скоростью и демонстрируют разные индексы рефракции (этот феномен называется двойной рефракцией). На рефрактометре они покажут два отдельных «теневых угла». Разница между ними называется DR (двойной рефракцией), или дву-преломлением.
В цветных камнях с двойной рефракцией каждый луч поглощается по-разному, и поэтому глазу эти лучи кажутся разноокрашенными; этот феномен, который называется дихроизмом, или плеохроизмом, можно наблюдать, вращая камень.
Шкала твердости Мооса
Хорошо известно, что алмаз является самым прочным материалом естественного происхождения. Более 100 лет назад Фредерик Моос составил таблицу относительной твердости минералов, о которой необходимо знать начинающему геммологу.
Необходимо помнить, что шкала указывает на относительную твердость, а не на ее степень; и на самом деле разница в твердости сапфира и алмаза (9 и 10) больше, чем у сапфира и слюды (9 и 1), несмотря на то, что последнюю можно поцарапать даже ногтем.
1 слюда
2 гипс
2.5 янтарь
3 кальцит
3 жемчуг
4 флюорит
4 коралл
5 апатит
5.5 титанит стронция
6 полевой шпат
6 опал
6.5 оливин
7 кварц
7 жадеит
7.5 берилл
8 топаз
8 хризоберилл
8.5 кубически стабилизированный циркон
9 сапфир
10 алмаз
