Драгоценные камни.

Рельеф и дихроизм

Рельеф и дихроизм

Если под предметным столиком помещен поляризатор, то на нижнюю поверхность объекта, находящегося на столике, падает нлоскополяризованный пучок света. Обычно конструкция прибора позволяет поворачивать поляризатор в его оправе; в этом случае пружинный зажим фиксирует его в таком положении, когда (в большинстве английских приборов) колебания проходящего света направлены «с запада на восток» (т. е. слева направо от наблюдателя). Прохождение такого светового пучка через лежащий на столике кристалл можно рассматривать, учитывая вид индикатрисы. Если сечение индикатрисы, перпендикулярное направлению пучка, имеет круговую форму (так бывает, например, в случае одноосного кристалла, находящегося в таком положении, что его ось симметрии параллельна оси микроскопа), то поляризованный пучок проходит через кристалл без каких-либо изменений и при повороте столика ничего не меняется. Однако если данное сечеиие имеет эллиптическую форму, то направление колебаний падающего луча при повороте столика меняется в связи с изменением ориентировки эллипса относительно направления колебаний поляризатора. В общем случае падающий луч расщепляется на два составляющих луча, в которых колебания происходят параллельно большой и малой осям эллиптического сечения, и скорость распространения этих лучей оказывается соответственно различной. Однако за полный оборот столика четырежды та или иная ось эллипса становится параллельной направлению колебаний в поляризаторе, и через кристалл проходит только один пло-скополяризованный пучок. Можно, таким образом, заметить удвоение ребер кристаллических граней и эффект «подмигивания», когда каждое из сдвоенных изображений попеременно исчезает. Если разность показателей преломления достаточно велика, то рельеф объекта может во время вращения меняться. Когда драгоценный камень окружен воздухом, никаких изменений такого рода не происходит, но если смотреть на камень, погруженный в жидкость, рельеф, соответствующий одному направлению колебаний, может заметно отличаться от того, который виден при повороте столика на 90°. В цветных камнях различие скоростей может приводить к различному поглощению; возникающий при этом ди-хрорзм проявляется в изменении цвета камня во время вращения. Однако этот метод исследования не позволяет; сравнивать цвета, соответствующие двум направлениям колебаний, как это делается с помощью дихроскена, и слабый дихроизм может остаться незамеченным.
в. Скрещенные николи.
Для следующего этапа исследований в действие вводится и верхнее поляризующее устройство — анализатор. Он расположен так, чтобы направление колебаний в нем составляло прямой угол с направлением колебаний в поляризаторе, и их совместное использование известно как положение «со скрещенными николями». Если на предметном столике ничего нет, то колебания, пропускаемые поляризатором, не могут пройти через анализатор и свет не достигает глаз наблюдателя. Если на столик помещен оптически изотропный объект, например кусочек стекла или кубический кристалл, то поле зрения остается все равно темным при любом повороте Столика. Однако когда световой пучок, проходя через объект, испытывает двупреломление, как это имеет место в кристаллах любой не кубической сингонии, результат получается совершенно иной.
U. Положения погасания.
Мы уже отмечалй, что, когда оси эллиптического сечения индикатрисы образуют с направлением колебаний в поляризаторе некоторый угол, свет, выходящий из поляризатора, проходя через кристалл, разделяется на два луча, распространяющихся с разными скоростями. Более медленный из них отстает от более быстрого и выходит из кристалла с запаздыванием (разностью хода), величина которого Зависит от силы двупреломления и от длины пути. Когда два пучка, выходя из кристалла, снова соединяются, в общем случае возникает луч с колебаниями, параллельными направлению колебаний в анализаторе; интенсивность этого луча меняется в зависимости от длины волны световых лучей, так что при использовании обычного света будет возникать интерференционная окраска, соответствующая какому-либо цвету шкалы Ньютона. Цвета интерференции знакомы каждому по таким известным явлениям, как окраска мыльных пузырей, побежалость на поверхности окисленной стали и окраска масляной пленки на воде. При малой разности хода цвета интерференции бывают яркие, а при больших разностях хода, соответствующих более высокому двупреломле-нию или более длинному пути, интерференция создает бледные цвета высоких порядков, которые в пределе мало отличаются для невооруженного глаза от обычного белого цвета.
При вращений столика микроскопа и камня на нем на полный оборот возникают четыре положения, в которых оси эллиптического селения индикатрисы становятся параллельными направлению колебаний в поляризаторе и анализаторе. В каждом из этих положений пропускается только одна составляющая, иона отсекается анализатором, в результате чего поле зрения темнеет. Эти четыре темных положения при вращении столика называются положениями погасания. Ясно, что они должны разделяться 90°-ными интервалами, внутри которых освещенность достигает максимальной яркости. Просветление поля зрения и появление интерференционной окраски — прямые доказательства двупреломления. По сути дела, они позволяют обнаруживать двупреломление во многих объектах , которые теоретически должны быть однопреломляющими. Так, в алмазе иногда имеется двупреломление вокруг включений
а в более общем случае оно распространяется на весь кристалл. Двупреломление можно создать в стекле путем его деформации, и, по-видимому, деформация является причиной аномального двупреломления в изотропных кристаллах. Однако такие явления вряд ли способны привести к путанице, так как погасание происходит обычно пятнами, а не равномерно по всему камню, и положения погасания бывают не очень четкими.
При работе с кристаллами, ограниченными естественными гранями, минералог широко использует положения погасания для определения симметрии кристаллов. Так, призматический кристалл турмалина, вытянутый вдоль тройной оси и лежащий на столике, будет погасать, когда его длинная ось станет параллельной направлениям колебаний в поляризаторе или анализаторе (отме-чены крестом нитей в окуляре поляризационного микроскопа). Такое прямое погасание указывает на присутствие элемента симметрии, параллельного длине кристалла; его нет в моноклинных или триклинных минералах. Однако при исследовании драгоценных камней эта процедура не имеет большого значения из-за отсутствия надежных данных о соотношении ориентировки нанесенных граней и природных кристаллических граней.
2. Определение показателя преломления иммерсионным методом.
Наблюдение положений погасания — необходимая операция перед точным измерением показателей преломления двупреломля-ющего камня иммерсионным методом. Камень закрепляют в положении погасания между скрещенными николями, анализатор убирают, а затем проводят сравнение светопреломления жидкости со светопреломлением поляризованного света, проходящего через камень в данном положении. После поворота столика на 90° точно так же можно сравнить с жидкостью второй показатель преломления. Следует специально отметить, что в данном сечении могут бйть определены только два показателя преломления. Иногда считают, что, осуществляя эту процедуру одновременно с операцией рефрактометрии, при повороте камня над поляризатором можно получить какой-то диапазон показателей преломления. Это, конечно, заблуждение: последующие значения показателей преломления можно определить, только поворачивая камень на столике, так чтобы использовать новое направление колебаний светового луча.
г.