зовать в широком диапазоне и чтобы она была свободна от серьезных недостатков, препятствующих ее применению.

Поскольку все рефрактометры основаны на одном и том же принципе, с исторической точки зрения интересно рассмотреть прибор, разработанный автором в 1906 г.; этот прибор впервые

позволил проводить точные измерения показателей преломления граненых драгоценных камней (рис. 46). Чтобы облегчить наблюдения, между двумя линзами окуляра вставляется полностью отражающая призма. Окуляр можно отрегулировать, приспособив

к зрению наблюдателя; для сильно дальнозорких придается специальная приставка, позволяющая выдвигать окуляр на требуемое расстояние. Рефрактометр надо держать так, чтобы свет из окна или от другого источника попадал внутрь прибора через расположенную внизу линзу (рис. 47). Хорошее, ровное освещение поля можно обеспечить очень просто, направляя в прибор свет, отраженный от листа белой бумаги» лежащего на столе. Смотря в окуляр, мы видим шкалу (рис. 48), причем окуляр можно при необходимости фокусировать, чтобы деления шкалы была видны отчетливо.

Смажемслегка Плоскую поверхность плотного стекла, которое чуть-чуть выдается над уровнем охватывающей его латунной пла-стинки, вазелином или другим жировым веществом. Теперь поле зрения освещено не равномерно, а делится на две части (рис. 49):

вверху располагается относительно темная область, освещенная частично отраженным светом и имеющая закругленный край зеленого цвета, а внизу — ярко освещенная область, куда попадает свет, претерпевший полное внутреннее отражение. Если мы

наклоним прибор так, чтобы свет входил в него сверху через вазелин, то светлая и темная области в поле зрения поменяются местами (рис. 50): темная область будет внизу, и край ее будет красного цвета. Можно так направить свет, что обе области будут освещены одинаково и их граница станет почти невидимой. Поэтому длялучшего эффекта надо свободной рукой закрыть пластинку.

и стекло от света, падающего сверху. Край тени в данном приборе искривлен, и это действительно дуга некоторого круга. Кривизна обусловлена оптической схемой прибора; в некоторых рефрактометрах край тени — прямолинейный. Тень окрашена, потому.

что относительная дисперсия в вазелине

~

(n

и п

—показатели преломления для крайних фиолетового и красного лучей соответственно) отличается от дисперсии в плотном стекле. Дисперсия стекла очень высока: она превышает дисперсию любого камня, для которого может применяться этот прибор! Некоторые масла имеют, однако, почти такую же дисперсию, и соответствующая им тень поэтому почти не окрашена.

Внимательный глаз заметит, что окрашенная тень — это в действительности спектр, фиолетовый конец которого находится в темной части поля, а красный конец выдается в светлую область. Желтый цвет натрового пламени, который, рак уже указывалось, принят в качестве стандарта для измерения показателей преломления, располагается между зеленым и краснь^м, и та чаСть спектра, которая становится заметной, оказывается у основания зеленого цвета, а значит, практически у основания тени, так как желтый и красный цвета почти полностью теряются в ярком освещении нижней части поля. Если в качестве источника света используется натровое пламя, край тени становится резко очерченной линией. Шкала построена и градуирована так, что там, где эта линия пересекает ее, можно прочитать значение соответствующего показателя преломления; поскольку линия кривая, отсчет надо брать в середине поля на правой стороне шкалы. Таким образом, рефрактометр сразу же, без всяких промежуточных вычислений, дает значение показателя преломления с точностью до второго десятичного знака, а опытный наблюдатель может оценить и десятые доли интервала между соседними делениями и добиться тем самым точности до третьего знака; чтобы упростить эту оценку, деления шкалы для значений больше 1,650 разделены пополам. Диапазон измерений почти достигает 1,800; для веществ с более высокими показателями преломления прибор не пригоден: все поле оказывается темным.

Жир или жидкость смачивают стекло, т. е. тесно соприкасаются сним; если испытывать тем же способом твердое вещество, такое, как граненый камень (рис. 51), то между камнем и стеклом окажется слой воздуха, который не позволит выполнить наблюдение. Чтобы этого не было, на плоскую поверхность стекла рефрактометра помещают немного жидкости, преломляющей сильнее, чем испытуемое вещество. Как правило, лучше всего для этой цели подходит иодистый метилен СН

1

, который в чистом виде имеет при комнатной температуре показатель преломления 1,742. Свежий, он*почти бесцветен, но на свету становится бурым. Его можно, если требуется, обесцветить (способом, описанным ниже), но на целее пленка жидкости настолько тонкая, что такие предосторожности обычно не нужны. Если испытывать образец обычного стекла — для этого очень подходят стекла, используемые микро-аналитиками для покрытия тонких срезов (шлифов),— предварительно нанеся на плоскую поверхность плотного стекла рефрактометра каплю иодистого метилена, то мы увидим цветную

тень, соответствующую светопреломлению стекла, около значения 1,530 и еще одну, почти бесцветную,— у значения 1,742, соответствующего жидкости. Если испытуемое твердое вещество преломляет свет сильнее, чем иодистый метилен, видна только вторая тень и мы должны использовать какую-то более преломляющую жидкость. Можно, однако, повысить показатель преломления иодистого метилена, растворив в нем серу*} показатель прелом-ления горячей жидкости, насыщенной серой, составляет около 1,800, по при охлаждении, когда выкристаллизовывается избыточная сера, показатель преломления уменьшается примерно до 1,785*. Чистая и насыщенная серой жидкости могут комплектоваться с прибором; бутылочки с жидкостями покрывают снаружи черным лаком, чтобы защитить их от света, и снабжают пробками.

с капельницей, с помощью которых нужная капелька жидкости легко переносится на поверхность стекла прибора. Пока жидкость преломляет сильнее, чем камень, точное значение показателя преломления жидкости не имеет значения, каким бы ни было это испытуемое твердое вещество. Для того чтобы можно было получить хороший результат, грань, используемая для измерения, должна быть плоской и ее следует помещать на стекло без нажима, так чтобы она была действительно параллельна плоской поверхности стекла; более того, чтобы получить хороший результат, надо как следует отполировать эту грань.

Заметим, что добавка в указанную насыщенную жидкость небольшого количества четырехиодистого этилена повышает показатель преломления до 1,81. Еще более сильным преломлением обладает двухиодистый фенил-мышьяк, светло-оранжевая жидкость, показатель преломления которой при 15°С равен для натрового света 1,848; обращаться с ней надо очень осторожно, так как она ядовита и действует на кожу и на стекло прибора, если находится на нем слишком долго. Предлагаются и другие жидкости, но ни одна из них в целом не может считаться более подходящей, чем упомянутые здесь.

До сих пор мы предполагали, что вещество, которое мы испытываем, имеет простые оптические свойства и дает одну тень, но многие драгоценные камни обладают двупреломлением, а такие вещества дают в поле рефрактометра в общем случае две чётко различимые тени, разделенные более или менее значительным интервалом. Предположим, например, что мы изучаем эффект, производимый оливином (хризолитом), в котором дьупреломление проявляется в заметной степени. Если мы будем поворачивать камень так, чтобы наблюдаемая нами грань оставалась параллельной плоскости стекла рефрактометра, мы заметим, что обе тени в общем случае будут двигаться по шкале вверх л вниз. В некоторых случаях, зависящих от положения выбранной грани по отношению к элементам симметрии кристалла, одна тень или обе тени могут оставаться на месте или одна тень может даже пересекать другую. Но какую бы грань мы ни выбрали для испытания и сколь бы ни были изменчивы движения тени, высшее й низшее значения отсчетов остаются одними ж темн же; это и есть главные показатели наибольшего и наименьшего преломления, а их разность определяет максимальную величину двупреломле-ния, присущую данному камню. Объяснение этому явлению дается ниже. Процедура измерения проста: нам надо только поворачивать камень на приборе, обычно не больше, чем на прямой угол, и записывать наибольший и наименьший отсчеты. Отметим, что тени пересекают шкалу в одном и том же месте в некоторых предельных положениях и расходятся во всех остальных, промежуточных.

На рис. 52 показан случай, когда грань повернута так, что ми одновременно видим два требуемых отсчета. Белые края тени ’ сЬМёётЪтвуйт йаименыпему (а) и наибольшему (Ь) значениям главйого пом а третья тень, которая едва заметна, соответствует показателю преломления используемой жидкости — иодистого метилена. Как мы увидим в одной из последующих глав, по движению теней (если это движение отмечается) можно узнать кое-что о характере двупреяомления в данном кристалле. Поскольку, однако, при освещении белым светом тени — это спектры, они нэ будут четко разделяться, если только дву-преломление не превышает дисперсию. Например, топаз в белом свете дает только одну тень, и, таким образом, его легко отличить от турмалина, у которого двупре-ломление обычно достаточно велико и две тени различаются четко. Однако при измерениях в натровом свете не Возникает никаких затруднений в выделении двух теней, даваемых веществами даже с малым дву-преломлением, такими, как хризоберилл, кварц и топаз, а опытный наблюдатель может без труда увидеть различие теней и в крайних случаях: при испытании апатита, идокраза (везувиана) и берилла. Тень, соответствующая большему показателю преломления, всегда видна хуже, потому что она находите» в области яркого поля. Если камень или его исследуемая грань малы, то камень надо передвинуть по плоскости стекла прибора так, чтобы добиться максимальной четкой тени или двух Теней. Если камень передвигать от дальнего конца прибора к наблюдателю, то по шкале сначала опускается неясная тень, а когда камень займет нужное положение, в поле зрения появятся четкие тени.

Можно использовать любую грань камня, если она плоская, но удобнее всего верхняя грань — табличка, потому что она обычно самая крупная и наиболее доступная, если камень вставлен в оправу. Одним из больших преимуществ этого метода является как раз то, что камень не надо вынимать из оправы. Чем меньше камень, тем труднее с ним обращаться. Особенно надо следить за тем, чтобы камень не наклонился, не только потому, что тень тогда сместится с правильного положения и будет получено ошибочное значение показателя преломления, но и потому, что угол или ребро камня поцарапают стекло прибора: твердость свинцового стекла прибора гораздо ниже, чем твердость драгоценных камней. Иодистый метилен при долгом использовании

повреждает и загрязняет стекло» поэтому жидкость надо сразу же после измерений удалять с его поверхности.

В сомнительных случаях имеет смысл обратить внимание на то, какой эффект возникает при освещении камня сверху, а не снизу. Как отмечалось выше, области тени и света при этом меняются местами и вместо темной области с зеленоватым краем в верхней части шкалы мы видим тень в нижней части шкалы, а край тени будет красноватым, но в обоих случаях положение желтой части спектра в тени остается одним итем же. В самом деле, если тени при этом не совпадают, это значит, что допущена какая-то ошибка; например, первая тень может быть образована гранью, наклоненной под небольшим углом к той, для Которой выполняется измерение.

Изготавливаются и другие рефрактометры, основанные; на том же принципе. В рефрактометре Рейнера, выпущенном в 1935 г., плотное стекло имеет призматическую форму, которая характерна для приборов, предназначенные для изучения ^жидкостей, и из него выходит параллельный пучок евета, который можно собрать короткофокусным телескопическим устройством обычного вида. Шкала, имеющая диапазон от. 1,30 до 1,80, разбита на деления до второго десятичного знака. Отверстие прибора закрывается скользящим оранжевым, фильтром, уменьшающим дисперсию входящего света; фильтр не нужен, если используется натровый свет. Окуляр фокусируется путем вращения; поляризующая насадка облегчает наблюдение в случае двупреломляющих камней. Поскольку стекло прибора закреплено, для измерения наименьшего и наибольшего показателей цреломления необходимо поворачивать камень; делать это надо осторожно, чтобы не поцарапать стекло.

В модели, в которой вместо плотного стекла используется □ризма из сфалерита, верхний предел диапазона измерений сдвинут до значения 2,00; такого же эффекта можно добиться, используя стекло не с РЬО, а с Те0

. Применение алмаза вместо сфалерита существенно не повышает верхний предел измерений, ио дает то преимущество, что мы можем получить хорошо отполированную поверхность такой твердости, что она не будет изнашиваться *. В более поздней модели используется призма из бесцветной искусственной шпинели. Диапазон измерений ограничен значением 1,75, но кроме большей, чем у свинцового стекла, твердости, шпинель дает значительно меньшую дисперсию света: она лишь немного выше, чем у большинства драгоценных камней, попадающих в диапазон этого прибора. Следовательно, при освещении белым светом края тени не окрашены, а видны четко, так что.

легко можно сделать точные отсчеты, не прибегая к монохроматическому свету.

В новой модели «Викерс М14а» (фото 1) тень видна на простом экране. Индекс на скользящей ленте совмещается с краем тени поворотом градуированного барабана, с которого и считываются значения показателя преломления.

Показатель преломления иа кривых поверхностях. Описанная выше процедура измерений требует, чтобы на испытуемом камне была отполированная плоская грань. До недавнего времени считалось, что наличие такой грани является непременным условием успешного применения рефрактометра, но методика, разработанная в Америке Бенсоном, позволяет проводить измерения на кривой поверхности, в том числе и на отполированном кабошоне.

Небольшое пятнышко жидкости помещают между искривленной поверхностью и стеклом рефрактометра, так чтобы жидкость захватывала область их соприкосновения. Вместо того чтобы приближать глаз к окуляру, наблюдатель располагается в 30—40 см от окуляра по оптической оси прибора. В этом случае «пятно контакта» кажется небольшим кружком. Если смотреть на нижнюю часть шкалы показателей преломления, это пятно оказывается темным, но если теперь слегка приподнять голову, чтобы пятно переместилось в область более высоких отсчетов, возникает полное внутреннее отражение и пятно становится еветлым. В предельном положении пятно рассекается горизонтальной границей пополам: верхняя половина оказывается темной, а нижняя — светлой. Чтобы теперь сделать отсчет по шкале, держа голову на расстоянии от окуляра, надо перефокусировать глаз; насколько легко это сделать, зависит от индивидуальных способностей наблюдателя. Небольшая близорукость при этом лучше, чем дальнозоркость,. так что люди, носящие очки, имеют здесь преимущество.

Отсчеты, получаемые способом такого «точечного контакта», или «наблюдения с расстояния», не так надежны, как результаты «правильных» измерений на плоских поверхностях, но они открывают новую область практического использования рефрактометра; таким же способом производят измерения не только на поверхностях кабошонов, но и на мельчайших гранях камней настолько малого размера, что обычный способ для них не пригоден.