Некоторые разновидности кристаллов, если рассматривать их с различных точек обзора, но при одинаковом освещении, будут наблюдаться в различных цветовых оттенках. Такая их особенность представляет природное явление – плеохроизм.
Рисунок 1. Плеохроизм. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
В минералогической природе данное явление распространено довольно широко. Наряду с тем, одни минералы способны кардинально менять цвет, если изменяется направление освещения, а другие лишь приобретают новые оттенки, либо их цвет обретает большую насыщенность.
Суть и физическая природа явления плеохроизма
Плеохроизм представляет собой следствие процесса анизотропии веществ. При этом зависимость поглощения от длины волны будет определять видимую окраску для кристаллов.
Зачастую плеохроизм мы наблюдаем в кристаллах с такой характерной разновидностью плеохроизма, как линейный дихроизм. Он, в свою очередь, характеризуется неодинаковостью поглощения лучей обыкновенного и необыкновенного типа. Одноосным кристаллам присущи два вида окраски:
- при наблюдении вдоль оптической оси;
- перпендикулярно такой оси.
Различают определенные причины проявления явления плеохроизма, наиболее частой из которых считается присутствие в теле кристалла атомарных примесей. Разместившись упорядоченным образом в узлах кристаллической решетки, примесные ионы будут поглощать энергию света только в случае, если сами превращаются в препятствие на пути луча.
В условиях прохождения света сквозь кристалл в противоположном направлении, атомы примесей затеняются, благодаря молекулам кристаллообразующего вещества, а потому не оказывают ощутимого воздействия на световой поток.
Такие виды механического воздействия на кристаллическую структуру, свободную от примесей, как растяжение или сжатие, также могут стать причиной появления плеохроизма.
В качестве еще одной причины возникновения плеохроизма физики называют возбуждение атомов вещества под воздействием ионизирующего излучения. Плеохроичность свойственна для большинства драгоценных камней.
Виды плеохроизма
В природе различают два вида плеохроизма:
- Дихроизм (наблюдается при фиксации двух различных цветов согласно такому же количеству перпендикулярных направлений). Физики открыли круговой дихроизм (эффект Коттона), наблюдаемый в условиях различия поглощения для света левого и правого типа круговых поляризаций.
- Трихроизм характеризуется проявлением в двуосных кристаллах трех главных окрасок, согласно такому же числу направлений, иногда совпадающих с главными направлениями кристалла. В условиях наблюдения по иным направлениям, кристалл начинает казаться окрашенным в промежуточные цветовые оттенки.
Для обнаружения плеохроизма в кристаллах изначально был создан дихроископ. В настоящее время ученые пользуются спектрофотометрами.
Таким образом, дихроизм характеризуется двухцветностью кристаллов, а трихроизм говорит об их трехцветности. Дихроичным минералам в ряде случаев присуще постоянство цвета, однако насыщенность цвета при этом будет иметь двойственную природу.
Процесс прохождения луча вдоль одной из оптических осей способствует выявлению цвета большей интенсивности. Изменение направления света на 90˚ помогает наблюдателю этот же камень увидеть в более «жидкой» вариации отсвечивания.
Трихроизм свойственен кристаллам, имеющим две оптические оси. Лидером трихроичности в физике считается танзанит, сумевший объединить в себе такие цвета, как фиолетовый, пурпурный и синий. Иолит, в свою очередь, обладает способностью быть желтым, фиолетовым и синим по цветовому оттенку. Трихроичен в природе и кордиерит, однако неопытный наблюдатель редко способен увидеть разницу между двумя цветовыми тонами этого камня.
Применение плеохроизма
Плеохроизм активно применяется при диагностике минералов, в частности, - ювелирных. Макроскопический плеохроизм можно наблюдать благодаря задействованию дихроскопа. Плеохроизм способен влиять на окраску ограненных ювелирных камней и также учитывается в их ориентировке при огранке.
Все вышесказанное входит в практику микроскопических наблюдений горных пород и минералов с применением плоско-поляризованного света. При простом освещении плеохроизм может фиксироваться невооруженным глазом исключительно в случае рассмотрения кристаллов на свету сквозь их плоские грани (искусственные или естественные) - это граневый плеохроизм, при котором увидеть удается только промежуточные цвета.
Это объясняется неполной поляризацией света кристаллическими гранями и большим размером кристаллов, вследствие чего глазу наблюдателя становятся доступны лучи различных направлений, со всей грани. При этом мы наблюдаем наложение разных цветов и, в конечном итоге, смешанную картину.
В природе существует множество обладающих плеохроизмом минералов, наиболее известными из которых считаются:
- аквамарин - плеохроизм выражен не очень отчетливо, где кристаллы могут изменять цвет в незначительном диапазоне: от зеленоватого до глубокого небесно-голубого;
- бирюза. Даже при своей почти полной непрозрачности, бирюза может демонстрировать плеохроизм, правда, в слабой степени выраженности – от голубого до зеленого оттенков;
- изумруд - некоторые из яркоокрашенных образцов обладают способностью заметного плеохроизма, изменяя цвет при повороте кристалла от желто-зеленого до голубоватого);
- рубин наряду со многими драгоценными корундами часто оказывается плеохроичным, но лишь неотчетливым образом. Зачастую рубины склонны к смене цветового оттенка с холодного на тёпло-красный, что происходит в условиях изменения освещения;
- топаз - плеохроизм присущ лишь некоторым из разновидностей топаза, зачастую изменяющим свою окраску зонально, когда различные участки кристалла в диапазоне окрашены от винно-желтого до голубого);
- турмалин считается минералом с максимально отчетливым и резко выраженным плеохроизмом, наиболее сильно это проявляется у красных кристаллов, способных изменить цвет до жёлтого.
