Коллекционирование камней. Электрик в доме. Инструмент... ("Сделай сам" №4∙2008) - [11]

Приобретение специальных бисквитных пластин может вылиться в проблему — их нигде не продают. Но никто не запрещает воспользоваться разбитыми белыми фарфоровыми изоляторами, шершавая поверхность которых отлично подходит для целей диагностики.

Светопреломление

Явление светопреломления видел каждый из нас, погружая палку в воду. Нам кажется, что палка переламывается на границе воды и воздуха. Это происходит из-за преломления света, проходящего через границу из одной среды в другую вследствие разной скорости распространения света в разных средах. Скорость света в оптически более плотной среде (вода, стекло, прозрачный минерал) всегда меньше скорости света в воздухе.

Коэффициент, или показатель преломления — это отношение скорости света в воздухе к скорости света в веществе. К примеру, для алмаза, в котором свет распространяется со скоростью 125 000 км/сек, коэффициент преломления будет равен: 300 000 /125 000 = 2,4.

На основе рефрактометрических замеров составлены таблицы показателей преломления не только минералов, но и других оптических сред, с которыми можно ознакомиться в соответствующей литературе.

Двупреломление

Это явление гораздо меньше знакомо широкому кругу неспециалистов. Оно заключается в том, что свет, проходя через некоторые прозрачные вещества, не только преломляется, но и раздваивается. Это объясняется тем, что некоторые оптические среды имеют не один коэффициент преломления, а два. Во многих книгах приводится наиболее характерный пример двупреломления у оптического кальцита — исландского шпата. Положив на текст прозрачный кристалл этого минерала, мы видим раздвоение букв.

Численно величина раздвоения равна разности между наибольшим и наименьшим коэффициентом преломления. У большинства минералов эта разность столь мала, что невооруженным глазом ее не увидеть.

Дисперсия

Нет на земле ни одного нормального человека, который бы не восхищался замечательным оптическим явлением природы — радугой, появляющейся после дождя и выглянувшего солнца. Это явление на языке научной терминологии называется дисперсией света. Дисперсия — это разложение света на его спектральные составляющие, которые мы видим как «все цвета радуги». Свет разлагается не только на видимые глазом, но и на невидимые — инфракрасные и ультрафиолетовые зоны.

Прозрачные минералы не только преломляют проходящий через них свет, но и разлагают его в большей или меньшей, в зависимости от минерала, степени.

Наибольшей дисперсией обладает алмаз, в ограненном виде — бриллиант, знаменитый именно своей огненной «игрой» всех цветов. Из-за этих его свойств в сочетании с самой высокой твердостью алмаз входит в ранг самых красивых и самых дорогих ювелирных камней.

Спектры поглощения

Выше говорилось, что цвет минерала зависит от отраженных цветовых составляющих спектра белого света. Неотраженные цвета поглощаются веществом минерала. Поглощение определенных частей спектра зависит от основного химического состава и примесей.

Спектр поглощения минерала представляет собой разложенный на спектральные цвета свет, проходящий через исследуемый минерал. Непрерывный (без поглощений) спектр — это полоса плавно переходящих из одного в другой основных цветов: инфракрасный, красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый, ултрафиолетовый. Выходящий из минерала спектр имеет поперечные черные полосы на некоторых его участках. Эти полосы как раз и указывают, что именно этот цвет, или эта длина волны световых колебаний не пропущена минералом, а поглощена его веществом. Спектрограмма с полным набором темных полос называется спектром поглощения данного минерала. По толщине полос поглощения, их интенсивности и расположения судят о качественном и количественном составе вещества минерала. Спектральные методы исследования веществ минералов (и не только минералов) относятся к одним из самых точных и чувствительных методов диагностики. Они позволяют не только определить состав вещества, но и обнаружить самые ничтожные доли примесей.

Для диагностических целей составлены альбомы спектров поглощения минералов, где в нанометрах (1 нм = 10^-9 м) даны характерные линии поглощения с подчеркиванием сильных и взятием в скобки слабых. Например, жадеит: 691,5; 655; 630; (495); 450; 437,5; 433. Наличие каких-то примесей обуславливает появление дополнительных линий.

Приборами для изучения спектров служат спектроскопы различного предназначения. С простейшим спектроскопом нас знакомили в школьных кабинетах физики.

Специальные спектрографические приборы коллекционеру недоступны. Но, при желании, простой спектроскоп типа школьного нетрудно приспособить для наблюдения спектров поглощения минералов. Сложность представляет приготовление тонких пластинок минерала, через которые надо пропустить свет, чтобы увидеть спектр. Если минерал достаточно прозрачен, то задача проще. Чем непрозрачнее минерал, тем тоньше должна быть пластинка минерала, что не всегда возможно сделать в домашних условиях. Но затраченные усилия вполне окупаются весьма эффектным зрелищем спектров.

Спектроскоп можно сделать своими руками, применив призму или дифракционную решетку с соответствующими окулярами и объективами.