Оптичні властивості
Оптичні властивості
Важливу роль для мінералогії грають багато оптичні явища: відображення і заломлення світла, блиск, прозорість, колір, колір риси (тонкого порошку) і люмінесценція.
Віддзеркалення і заломлення світла
Коли промінь світла, що проходить в повітряному середовищі. Падає похило до поверхні не повністю непрозорого твердого тіла, частина світла відбивається в зворотному напрямку, а інша частина проникає всередину цього тіла. Кут відбиття дорівнює куту падіння променя. Падаючий і відбитий промені лежать в одній площині. Проходячи через речовину промінь світла відхиляється від продовження падаючого променя. Показник заломлення визначають як відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення. Також показник заломлення можна представити як відношення швидкостей поширення світла в повітрі і в даному твердому тілі.
Швидкість світла в повітрі становить 300 000 км / с- якщо швидкість світла в деякому речовині становить 200 000 км / с, то показник заломлення для цієї речовини буде 300 000/200 000 або 1,5. Показники заломлення здебільшого твердих тіл лежать в межах від 1,4 до 2,0.
Показник заломлення речовини, так само як і щільність, залежить від його хімічного складу і кристалічної структури.
Поляризація і подвійне променезаломлення
У прозорих кристалах кубічної сингонії і некристалічних тілах світло поширюється так само, як в повітрі або склі. Частково він відбивається, а частково заломлюється. При поширенні світла в повітрі електромагнітні коливання відбуваються у всіх напрямках перпендикулярно променю з однаковою амплітудою. Такі речовини називають оптично ізотропним.
У всіх інших речовинах швидкість світла залежить від напрямку його коливань. Такі речовини називають оптично анізотропними.
При проходженні світла через кристали з анізотропним будовою, світло стає поляризованим, тобто електромагнітні коливання в ньому спрямовані в одну сторону. Єдиний промінь світла, проходячи через анізотропний кристал, розпадається на два променя з різними показниками заломлення - це явище подвійного променезаломлення. Найбільш наочно все це можна спостерігати в кальциті.
Різниця показників заломлення називається величиною двупреломления. Вона зазвичай дуже мала (наприклад, для кварцу вона становить 0,009) і її неможливо виявити без відповідних приладів. В окремих мінералах, однак, ця різниця досить висока (0,172 в кальциті), і тому, якщо дивитися на одну точку крізь пластинку такого мінералу, ця точка буде здаватися роздвоєною.
Двозаломлення залежить від напрямку, в якому проходить світло через кристалічну решітку. В ізотропних (кубічних) кристалах двупреломление і поляризація відсутня. У кожному кристалі гексагональної, тригональной і тетрагональной сингоний є один напрямок - його вісь симетрії - оптична вісь. Якщо світло йде уздовж цієї осі, то він не розпадається на два променя. Якщо світло входить в кристал перпендикулярно оптичної осі, відбувається найбільш сильне двупреломление. Закономірності проходження світла через кристали нижчих сингоний складніші.
блиск
Блиск - оптичне властивість, тісно пов`язане з явищами відбиття і заломлення світла, можна визначити як зовнішній вигляд мінералу в відбитому світлі. Блиск залежить від багатьох факторів.1. По-перше, від величини показника заломлення (n) І величини його відбивної здатності (R[1]). Відбивна здатність вимірюється у відсотках від інтенсивності падаючого світла. Наприклад, для срібла вона становить 94-96%, для золота - 82-86%, піриту - 53-54%, сфалериту 17-19%. Відбивна здатність залежить від хімічного складу, від типу зв`язку і структури речовини, від характеру поверхні, що відбиває. Чим вище відбивна здатність, тим сильніше блиск на його дзеркальних поверхнях. Очевидно, що гладка поверхня спайности буде відображати більше світла, ніж нерівна поверхня зламу, навіть якщо це поверхні одного і того ж мінералу. Також різні кристалографічні напрямки, особливо в анізотропних мінералах, будуть відрізнятися за кількістю поглиненого світла, і, отже, по-різному відображати падаючий промінь. Тому навіть різні грані одного і того ж мінералу можуть мати різний блиск.
Відео: Оптичні властивості дисперсних систем
Як правило, мінерал з великим показником заломленням має сильніший блиск. Залежно від співвідношення n і R блиск може бути металевим, напівметалевим, скляним і алмазним.
Металевий блиск характерний для мінералів, сильно поглинаючих видиме світло, непрозорі або майже непрозорих навіть в тонких відколах. Показник заломлення цих мінералів - 3 і більше. До цієї групи входять самородні метали і велика частина сульфідів.
Напівметалевий блиск мають мінерали з показником заломлення від 2,6 до 3. Вони здебільшого непрозорі або майже непрозорі. Прикладом може служити кіновар (n = 2,85), гематит (n = 2,9).
Алмазний блиск - яскравий блиск, типовий для алмазу. Він характерний для мінералів з показником заломлення від 1,9 до 2,6. Як приклади можна привести циркон (n = 1,92-1,96), каситерит (n = 1,99-2,09), самородную сірку (n = 2,4), сфалерит (n = 2,4), алмаз (n = 2,45) і рутил (n = 2,6). Поєднання показників заломлення, що лежать в цьому інтервалі, з жовтим або коричневим кольором дає смолистий блиск.
Скляний блиск характерний для мінералів з показником заломлення від 1,3 до 1,9. У цей інтервал потрапляє близько 70% загальної кількості мінералів, в тому числі і майже всі силікати, велика частина солей кисневих кислот (карбонатів, фосфатів, сульфатів і ін.).
2. По-друге, блиск залежить від характеру поверхонь, що відбивають, т. Е. Від рельєфу граней, від шорсткості на ськолах кристалів, від нерівностей зернистих, паралельно-волокнистих, пластинчастих мінеральних агрегатів.
Відео: Наноматеріали та їх специфічні властивості
Алмаз часто має кілька жірновато блиском, що обумовлено мікроскопічними нерівностями його поверхні, що розсіюють відображене світло. Спайні поверхні Галіт мають скляний блиск, поки вони свіжі, а з часом під дією повітря набувають воскової блиск, викликаний невеликими нерівностями поверхні.
Жирний блиск типовий для нефелина, є результатом почався зміни цього мінералу.
Для тонкокрісталліческіх (ськритокрісталлічеських) і аморфних мінералів, таких, як халцедон і опал характерний воскової блиск.
Мінерали, для яких характерні паралельно-волокнисті агрегати, наприклад, азбест і деякі різновиди гіпсу, мають шовковистий блиск.
Для прозорих мінералів з перехідним поєднанням структурами і досконалої пластинчастої спайностью характерний перламутровий блиск, викликаний віддзеркаленням світла від декількох чергуються поверхонь спайности. Прикладом можуть служити тальк, слюди і крупнокристаллический гіпс.
Пористі агрегати деяких мінералів, подібних глин, розсіюють падаюче світло таким чином, немов вони зовсім не мають блеском- їх називають тьмяними або землистими.
Блиск одних і тих же мінералів на гранях кристалів, в їх зламах і агрегатах зазвичай різний. На це треба звертати увагу і використовувати при візуальної діагностики мінералів. Наприклад, у гіпсу на гранях блиск скляний, але якщо в кристалі є тріщини спайності, їх блиск перламутровий. У зернистих агрегатах блиск гіпсу скляний або матовий, в волокнистих агрегатах - шовковистий. У сірки на гранях блиск алмазний, в зламі - жирний.
Переломлення і поглинання світла, а отже і відбивна здатність мінералів (блиск) в основному залежать від переважаючого типу хімічного зв`язку. Переважна металева зв`язок дасть металевий або напівметалевий блиск. Ковалентний зв`язок забезпечить алмазний блиск. Іонна зв`язок забезпечить скляний блиск. Блиск також в деякій мірі залежить від кольору мінералу. Ті з них, які мають темним кольором риси і (або) непрозорі, мають металевий або напівметалевий блиск. Велика частина мінералів з білою або светлоокрашенной рисою і (або) прозорих відрізняється неметаллическим блиском. Однак в мінералах найважливіших класів блиск, мабуть, не залежить від кольору.
Блиск мінералів може надавати їм особливу цінність, і деякі мінерали з сильним блиском використовуються в якості дорогоцінних каменів. Блиск в такій же мірі визначає якість і красу деяких дорогоцінних каменів, як і їх прозорість і колір. Справді, від блиску залежить гра дорогоцінного каменю-за інших рівних умов, чим вище його блиск (і показник заломлення), тим сильніше гра і відчуття краси коштовного каменя.
