Оптические эффекты драгоценных камней. Плеохроизм.

Плеохроизм - очень распространённый оптический эффект, в той или иной степени свойственный многим минералам и драгоценным камням. С этим эффектом связано много недопонимания о природе драгоценных камней. В многочисленных публикациях, рассказах, описаниях в интернете, да и в печатной литературе нередко можно встретить что-то подобное следующей фразе: "Александрит (гранат, турмалин, шпинель и тд.) обладает эффектом смены света, потому что у него сильный плеохроизм..." Цитата, естественно, не дословная, а лишь "смысловая"..

Категорически неверное утверждение! Плеохроизм и эффект смены света (этому феномену будет посвящен отдельный материал) - два совершенно независимых один от другого оптических эффекта.

Эффект смены света (подразумевается александритовый эффект) мы наблюдаем при изменении освещения, но при неизменном угле зрения на камень. Плеохроизм мы наблюдаем при одном и том же освещении, но при изменении угла зрения на камень.

Плеохроизм в сапфире. Фотографии Стефана Петека.

Плеохроизм в той или иной степени свойственен всем анизотропным цветным камням, то есть всем камням, обладающим двупреломлением (то есть имеющим два различных показателя коэффициента преломления). А двупреломлением обладают все минералы, за исключением аморфных либо имеющих кубическую кристаллическую структуру. Логично предположить (и это будет очень верное предположение), что наличие двупреломления и наличие плеохроизма зависят исключительно от кристаллической структуры камней.

Эффект же смены цвета зависит от химического состава - от наличия микровключений некоторых химических элементов, и, в очень редких случаях (эффект хамемеона) от перестройки электронной структуры кристаллообразующих атомов под воздействием квантов света (свойственно только алмазам).

Когда поляризованный свет входит в драгоценный камень с кубической кристаллической структурой, все лучи движутся параллельно друг другу. При попадании света в камень с некубической кристаллической решеткой проихoдит разделение лучей света по различным направлениям. Каждый из раздельных лучей, соотвествующих различным длинам волн, движется внутри кристалла с разной скоростью, проходя через грани кристалла под разными углами и, соотвественно, по разному преломляясь. Все лучи внутри кристалла будут испытывать различные воздействия, удлиняющие или укорачивающие их пути, будут по разному многократно отражаться от граней кристалла, и соответственно - в различно степени поглащаться массой кристалла.

Логическим следствием всех этих сложностей на пути лучей света через "утробу" кристалла окажется то, что лучи, выходящие в разных направлениях, потеряют различные доли своей энергии и будут обладать разным цветом. Это явление называется "дифференциальным селективным поглощением".

Оптически одноосные камни всегда демонстрируют 2 цвета. Такой плеохроизм называется "дихроизм". Дихроизм свойственен только камням с тригональной, тетрагональной или гексагональной кристаллической системой.

Иногда дихроичные камни демонстрируют очень близкие цвета, практически один и тот же оттенок, но различающиеся тоном, например темно-зеленый и светло-зеленый.

Оптически двухоснные камни демонстрируют 3 цвета. Такой плеохроизм называется "трихроизм". Трихроичные минералы всегда формируются в ромбической, моноклинной или триклинной кристаллических системах.

Для описания силы плеохроизма, по сути - возможности его визуального наблюдения (приборно он определяется всегда, если камень плеохроичен) подразделяют на уровни:

1. Нет (плеохроизм отсуствует).
2. Слабый.
3. Средний.
4. Средне-сильный.
5. Сильный.

Для двух разновидностей драгоценных камней может применяться нестандартная категория "экстремально сильный" - для рислинг-берилла и для андалузита.

Геммологический инструмент, предназначенный для обнаружения плеохроизма - дихроскоп.

Известен и нестандартный способ обнаружения даже очень слабого плеохроизма. Свет, излучаемый монитором компьютера, очень сильно поляризован. Благодаря этому, если плеохроичный камень вращать на фоне работающего монитора, станут заметны даже очень слабые "изменения" цвета, связанные именно с плеохроизмом.

В некоторых спорных случаях плеохроизм является важным "инструментом" идентификации камней. К примеру, благодаря кубической кристаллической структуре гранаты никогда не обалдают плеохроизмом, что помогает сразу отсекать их от сходных по цвету драгоценных камней.

Замечательные иллюстрации плеохроизма на фотографиях Элизы Скалволд (компания Нордскип):

Дихроизм в хром-турмалине (дравит)

Плеохроизм в андалузите (третий цвет - зеленый на изображении не виден)

Дихроизм в бенитоите.

Дихроизм в пурпурном скаполите.

Дихроизм в сапфире.

Дихроизм в рубине.

Дихроизм в пеццоттаите.

Плеохроизм в танзаните (Цоизит). Синий и синевато-пурпурный видны на изображении. Синевато-зеленый на изображении не виден, но в данном образце присутствует.

Трихроизм в необлагороженном (не гретом) розовом цоизите.