Оптические феномены в ювелирных камнях
Хорошо известно, что одними из главных показателей ценности камней, используемых при изготовлении ювелирных украшений, являются их чистота или прозрачность, а так же яркость, устойчивость цвета. С давних времен до наших дней дошли такие выражения, как «алмазы чистой воды», «рубины голубиной крови», «васильковые сапфиры». Однако есть драгоценные камни, основной изюминкой которых является способность к проявлению необычных оптических эффектов. Одни из них могут менять цвет в зависимости от длины волны источника освещения (александрит), на поверхности других появляются многолучевые «звездочки», третьи переливаются подобно радужным оболочкам глаз, в четвертых мелкие вкрапления слюды создают золотисто-серебристое «авантюриновое» мерцание. Кроме того, существуют еще такие природные явления как иризация (опалы, лунные камни и пр.), преломление света на кристаллических гранях роста минералов (астрофиллит, малахит, эвдиалит, чароит), отражение от поверхностей внутренних включений в прозрачном кварце («волосатики», горный хрусталь с серицитом и хлоритом) или халцедоне (огненный агат, содержащий чешуйки гематита), и многое другое. Даже мелкие пузырьки газово-жидких включений, послойно располагающиеся в вулканическом стекле-обсидиане, придают ему переливчатую седину.
Сейчас все эти явления находят свое объяснение с точки зрения науки об оптических свойствах минералов. Однако на протяжении долгих лет человечество придавало таким камням многочисленные мистические свойства именно из-за необычности световых эффектов. Так, «глазковые» камни должны были защищать своих владельцев от сглаза, авантюрины приносить богатство, «астерики» обеспечивать связь с другими мирами….
АЛЕКСАНДРИТОВЫЙ ЭФФЕКТ ИЛИ ЭФФЕКТ СМЕНЫ ЦВЕТА
Александритовый эффект — изменение видимой окраски минерала в зависимости от характера освещения. Минералы с таким эффектом демонстрируют один цветовой оттенок при естественном освещении и совершенно иной — при искусственном свете. Самый яркий представитель этого феномена – александрит (разновидность хризоберилла), меняющий свою окраску от желтоватого, коричневатого, сероватого и синевато-зеленого (при дневном солнечном освещении) до оранжевато-красного, коричневато-красного и пурпурно-красного (при искусственном). Чем сильнее изменение цвета (реверс), тем ценнее камень.
В Минералогическом музее имени А. Е. Ферсмана (г. Москва) находится самая большая в мире глыба александрита. Она весит 5 килограммов и состоит из 22 кристаллов, темно-зеленых днем и ярко-красных вечером. Самый крупный ограненный кристалл александрита весом 66 карат хранится в Смитсоновском институте в Вашингтоне.
Аналогичный эффект известен также у некоторых корундов, шпинели, турмалина, гранатов, кианита, флюорита.
АСТЕРИЗМ ИЛИ ЭФФЕКТ ЗВЕЗДЫ
Астеризм (назв. от греч. aster — звезда), или эффект звезды, звездчатый эффект — оптическое явление, свойственное некоторым драгоценным камням. Эффект «звезды» появляется благодаря отражению света от внутренних включений в камне. Количество и направление лучей зависит от типа, расположения и ориентации включений.
Астеризм бывает двух видов:
• диастеризм, возникает при прохождении света сквозь камень;
• эпиастеризм, возникает при обратном отражении света (источник света находится непосредственно над полированной поверхностью), в этом случае может наблюдаться только 12-ти лучевая звезда.
Рубинам и сапфирам, обработанным в форме кабошона свойственна 6-ти лучевая звезда (в основном за счет игольчатых включений рутила и/или гематита), но может проявляться и 12-ти лучевая звезда.
В кристаллах диопсида и энстатита причиной проявления 4-х лучевой звезды являются включения магнетита. Хотя и редко, встречаются 4-х и 6-ти лучевые звездчатые гранаты. 6-ти лучевую звезду можно увидеть и в розовом кварце. Встречается звездчатая шпинель с 6-ти лучевой звездой, и значительно реже с 4-х лучевой. Астеризм у нее вызван упорядоченно ориентированными включениями рутила, силлиманита и др.минералов. А вот 6-ти лучевых звездчатых изумрудов в мире насчитывается не более десятка.
К сожалению, популярность «звездчатых камней» привела к всплеску производства синтетических аналогов, в основном – рубинов и сапфиров. В синтетических камнях звезды очень яркие, контрастные, лучи сильно выраженные и четкие. Все более широкое распространение получают природные корунды, ограненные в кабошоны, с искусственно созданной звездой.
ЭФФЕКТ «КОШАЧЬЕГО ГЛАЗА»
«Кошачьим глазом» называется оптический эффект появления световой полосы, напоминающей глаз кошки и возникающей в результате отражения света от мельчайших включений. Яркая линия (полоса) переливается из стороны в сторону, причём световой блик перемещается вслед за движением камня. Этот оптический эффект лучше всего наблюдается в полированных кабошонах, но часто виден еще на необработанном сколе или срезе камня при его повороте.
Если термин «кошачий глаз» употребляется без указания минерала, то он относится к разновидности хризоберилла, известной также под названием цимофан. У цимофана этот эффект обусловлен отражением света от микроскопических полых каналов и включений тончайших волокнисто-игольчатых кристаллов актинолита или силлиманита, ориентированных параллельно одной из кристаллографических осей. Впервые цимофан был описан Гаюи в 1798 г. Цвет цимофана бывает от медово-коричневого до яблочно-зелёного, но выше всего ценятся насыщенные золотистые цвета. Лучшие его образцы добываются в Шри-Ланке и на Мадагаскаре.
Минералов, у которых можно наблюдать эффект кошачьего глаза, довольно много. Это турмалин, апатит, скаполит, нефрит, диопсид, циркон и другие. Также часто кварц образует псевдоморфозы по параллельно-волокнистым агрегатам, при этом в кварце появляется сильный эффект кошачьего глаза (кварцевый кошачий глаз, тигровый глаз, соколиный глаз, бычий глаз)
Большое количество поступающих в продажу камней с названием «кошачий глаз» являются имитациями из стекла. Имитации могут иметь любые размеры и расцветки и очень яркие блики. Производство наладили в Китае на основе специального опто-волоконного стекла с окрашивающими добавками.
ИРИЗАЦИЯ
Иризация (от лат. «iris» — радужная оболочка глаза), оптический эффект, проявляющийся у некоторых минералов в виде внутреннего радужного цветового сияния при ярком освещении на ровном сколе камней и особенно после их полировки. Этот эффект лучше всего проявляется в благородном опале – опалесценция.
Адуляресценция — частный случай иризации, наблюдаемый у иризирующего адуляра, — собственно «лунного камня». Адуляром называется полупрозрачная до непрозрачной разновидность калиевого полевого шпата с волнообразным переливом в белых и голубых тонах. В настоящее время в магазинах под видом лунного камня часто продаются его имитации, их массовое производство давно налажено в Индии и Китае на основе матового полупрозрачного подкрашенного стекла или пластика. Характерное отличие от натуральных — отсутствие специфических отсверков при вращении, имитация равномерно блестит под любым углом.
Лабрадоресценция – ещё один частный случай иризации, который можно увидеть в лабрадоре (минерал из группы полевых шпатов) и спектролите (красивой разновидности финского лабрадора), в виде радужной игры цветов на гранях и плоскостях спайности кристаллов.
АВАНТЮРЕСЦЕНЦИЯ
Оптический эффект сверкания, образованный отражением света от пластинчатых включений. Наблюдается в авантюрине, некоторых полевых шпатах, редко у берилла и некоторых других минералов.
Авантюрином обычно называют мелкозернистый кварцевый агрегат, обладающий характерным мерцанием, переходящим в перелив, отлично видимый на полированной поверхности образца. Наиболее распространены авантюрины зеленого цвета с включениями слюды-фуксита, также встречаются авантюрины красновато-коричневого и серо-желтого цвета с золотистым отливом, обусловленным включениями мелких чешуек гематита, гётита или слюды-биотита и зеленовато-серого или белого цвета с включениями слюды-серицита. Чешуйчатые включения в авантюрине равномерно рассеяны и ориентированы в той или иной степени параллельно друг другу, что и создаёт эффект выразительного поблёскивания. Авантюрин часто заменяется имитацией из стекла (авантюриновое стекло) со стружковым наполнителем. Сверкание как правило очень сильное, что несвойственно природному авантюрину, цвет – любой, но чаще всего синий, зеленый и коричневый.
Наибольшее сходство из природных камней кварцевый авантюрин имеет с авантюрином полевошпатным, так называемым «солнечным камнем». Характеризуется искристым золотистым отливом и точечными блёстками оранжево-красных, ярко-жёлтых или малиновых оттенков. При визуальном сравнении с авантюрином полевошпатным, у кварцевого авантюрина размер искрящихся чешуек существенно меньше, а перелив не имеет характерного жирного отблеска.
Подобный эффект наблюдается в бледно-голубом и розовом берилле, благодаря наличию упорядоченно ориентированных пластинок гематита.
Источник
Иризация
Быстрый поиск по тексту
Оптический эффект иризация
Иризацией называется оптический эффект, который возникает под поверхностью некоторых видов природных минералов после их полировки, а также на плоскости скола кристалла. Большинство историков склоняются к выводу, что данное слово образовано от корня «iris», что в переводе с латинского означает: «радужная оболочка глаз». Между тем, на греческом языке «irida» означает радугу.
Свойственная иризации игра цветов имеет радужный спектр. В природе подобное можно встретить на поверхности крыльев некоторых видов бабочек или моллюсков.
Как она выглядит
Такое свечение имеет один преобладающий тон над остальными. Зачастую это голубой или синий, в редких случаях может быть красный или розовый. Но обязательно при иризации на поверхности камня присутствуют иные цвета радуги.
Каким камням свойственна иризация
Что необходимо для ее появления
Основными условиями наличия эффекта радуги на камне являются:
- Прозрачная структура минерала непосредственно под его поверхностью;
- Тщательная обработка;
- Особое внутреннее строение кристалла камня;
- Источник света.
Иризация может наблюдаться у многих натуральных камней, в том числе:
Физические условия возникновения
Причинами появления красочной радуги являются изменения кристаллической структуры молекулярной решетки. Процесс диффузии инородных частиц достаточно длительный. Он нередко растягивается на сотни миллионов лет. Происходит одновременно с формированием самого кристалла. При этом, наибольшая концентрация примесей находиться под поверхностью. Это объясняет: почему иризация возникает в верхних слоях кристалла.
Частички инородных веществ имеют различную геометрическую форму. Световой поток, проходящий через измененную решетку, многократно отражается. Так формируется радужная корона. Ее цвет меняется в зависимости от угла наклона зрителя или источника освещения.
Минералы с эффектом иризации представляют собой ценный ювелирный материал. Украшения с таким эффектом ценятся выше и пользуются спросом.
Эффект иризации в синтетических камнях
Как в случае с натуральными камнями, придание искусственным самоцветам различных эффектов значительно увеличивает их стоимость. Эти свойства синтетические минералы получают на стадии их создания или выращивания. Технологии сводятся к внедрению в кристалл необходимых добавок.
При производстве или выращивании синтетических минералов, при помощи технологий, их делают способными излучать нужный оптический эффект.
Для этого внедряют в кристалл необходимые добавки.
Источник
Декорирование стекла способом иризации
Способ окуривания подогретого стекла парами солей некоторых металлов, которые образуют на поверхности стекла тонкую радужную пленку, состоящую из оксидов этих металлов называется иризацией (от греч. «ирис»-радуга). Стекло должно быть нагрето до размягчения (t = 700°С), реже осуществляют низкотемпературную иризацию (t= 220°С). Часто применяют легко возгоняющиеся соли олова, висмута, титана, бария, стронция и др. Эти соли превращаются в пар без плавления. На поверхности стекла происходит сублимация этих солей, т. е. осаждение твердого вещества из пара. При этом соли, как правило, разлагаются с образованием тонкой пленки оксида соответствующего металла, которая прочно сцепляется со стеклом. Обычно в проходящем свете пленка выглядит бесцветной, зато в отраженном она переливается всеми цветами радуги. Если окуривать парами солей остывшие изделия, то стекло покрывается тусклым белым налетом, снижающим прозрачность и не дающим радужной игры.
Иризация — простой и дешевый способ декорирования стекла. Пленка прочно сцепляется с поверхностью стекла, не разрушается под действием воды и не стирается. Иризированное стекло может быть бесцветным или слабоокрашенным (в проходящем свете). Пленка выглядит радужной только в отраженном свете. Такая игра цвета наблюдается на мыльных пузырьках, на нефтяной пленке, расплывшейся по поверхности воды и т.д.
Эффект иризации обусловлен интерференцией света. Интерферируют лучи света, отражающиеся от обеих поверхностей пленки. Белый дневной свет состоит из нескольких цветных лучей с различными длинами волн. При определенных условиях цветовые волны лучей, отражающихся от обеих поверхностей, складываются; причем одни цветовые волны усиливаются, а другие ослабляются. В зависимости от этого в суммарном отраженном луче будет преобладать некоторый цветовой оттенок.
Интерференция света заметна на разнообразных пленках, толщина которых сравнима с длинами волн цветных лучей, составляющих белый дневной свет. Следовательно, интерференция будет заметна на прозрачных пленках толщиной 100… 1200 мкм. Преобладающий цветной оттенок зависит от толщины пленки. При неравномерной толщине пленки окраска переливается различными цветами, если же толщина покрытия приблизительно одинакова, то выделяется какой-либо один цвет.
Пленки должны обладать хорошей водоустойчивостью и устойчивостью против истирания. Практически для иризации используют хлористые соли олова или титана. Издавна с успехом применяют хлорид олова. Он окисляется при невысокой температуре (600…700°С). На поверхности стекла образуется оксид олова в виде тонкой пленки. Эта пленка прочно сцепляется со стеклом. Аналогично ведут себя и хлористые соединения титана. Иногда для иризации стекла берут смеси солей, содержание в качестве главного компонента хлористую соль олова или титана, а в качестве добавок — летучие соли других металлов.
Температура обработки не должна превышать 700 С. На толщину пленки влияет продолжительность окуривания. Применяются следующие способы иризации:
гутный способ, т.е. окуривание парами иризирующих веществ полуфабрикатов изделий непосредственно при изготовлении последних;
осаждение паров иризирующих веществ в вакууме;
окуривание готовых изделий.
При гутном способе разогретый полуфабрикат, остающийся на выдувательной трубке или удерживаемый в хватках, помещают в закрытую железную камеру небольшого размера. В неё вдвигают раскаленную железную лопатку, на которую насыпано около 15 г возгоняющейся соли. Клубы пара этой соли поднимаются по трубе и окуривают полуфабрикат изделия. Поверхность стекла покрывается прочной иризирующей пленкой.
Интерферирующая свет пленка не удаляется с поверхности стекла даже при длительном кипячении с концентрированными и разбавленными кислотами: серной соляной, азотной. Водой пленка не смывается.
При вакуумном способе иризации стекло помещают в вакуумную камеру, в которой имеется нагреватель, выполненный из тугоплавкого металла (вольфрама, молибдена, тантала и т. п.). Иризирующее вещество, чаще всего хлорид олова, при нагревании возгоняется, сублимируется на стекле и образует радужную оксидную пленку. Объемные стеклянные изделия для более равномерной иризации устанавливают на вращающихся турникетках.
Возможен также способ иризации готовых изделий тетрахлоридом титана при пониженной температуре. Это более экономичный процесс, так как можно декорировать полностью отделанное стекло, не опасаясь брака. После мойки и сушки предметы ставять в электрическую печь и поднимают температуру до 210 … 230 С, не выше. Затем они поступают в иризирующую камеру с температурой 30 … 40 С, что необходимо лишь для замедления процесса остывания предварительно подогретого стекла. Охлаждающиеся пары тетрахлорида титана окуривают нагретое стекло. Обработанное таким образом стекло переливается главным образом красными отблесками. При сокращении продолжительности окуривания, обычно занимающей 30 секунд получают желтые и зеленые отблески.
Источник
