Двупреломление

Двупреломление

Оптические явления, характерные для многих драгоценных камней, осложняются свойством этих камней расщеплять луч света на два луча, имеющие в общем случае различные характеристики. В настоящей главе мы обсудим природу этого явления — так называемого двупреломления — и методы его обнаружения.
Уже в 1669 г. датский ученый Бартолин заметил, что пластинки прозрачного минерала, который в то время только недавно стали привозить из Исландии и поэтому назвали исландским шпатом, обладают замечательным свойством давать двойные изображения близких к ним предметов, если смотреть на эти предметы сквозь пластинки. Последующее изучение показало, что многие кристаллические материалы являются двупреломляющими, но из всех распространенных минералов только в кальците (точное название группы веществ, к которой относится и исландский шпат) это явление настолько ярко выражено, что его можно видеть невооруженным глазом. Кажущееся расстояние между двумя изображениями, создаваемыми вырезанной или выколотой в любом направлении пластинкой, зависит от ее толщины. Большой кусок исландского шпата толщиной до 60 см, выставленный в Галерее минералов Британского музея естественной истории, дает такое расстояние между изображениями, которое следует, вероятно, считать уникальным.
Хотя ни один из драгоценных камней не может состязаться с кальцитом в этом отношении, все-таки двупреломление у некоторых из них достаточно велико и обнаруживается без особого труда. В случае фасетной огранки на противоположные ребра камня надо посмотреть через табличку (верхнюю грань), и тогда удается увидеть их удвоение. Двупреломление в сфене так велико, а именно.
0,120, что удвоение ребер видно невооруженным глазом. В оливине (рис. 59), цирконе и эпидоте кажущееся раздвоение ребер легко обнаруживается с помощью обычной линзы. Опытный глаз может заметить это явление даже в случае таких веществ, как кварц, который имеет небольшое двупреломление. Следует, однако, помнить, что во всех таких камнях в определенных направлениях двупреломление отсутствует, и величина двупреломления меняется в зависимости от направления в кристалле от нуля до максимальной для данного камня. Опыт с пластинкой из исландского шпата показывает, что проходящие через нее лучи обладают свойствами, отличающимися от свойств обычного света. Положив сверху вторую пластинку, мы увидим уже две пары изображений, но теперь, в общем случае, яркость изображений не будет, как в предыдущем случае, одинаковой. Если вторую пластинку поворачивать по отношению к первой, два изображения (по одному из каждой пары) исчезнут, а при повороте еще на прямой угол исчезнут другие два изображения; на половине угла между этими положениями все изображения имеют одинаковую яркость. Эти изменения интенсивности указывают на то, что каждый из лучей, выходящих
из первой пластинки, как говорят, становится плоскополяризо-ванным, или, короче, поляризованным.
Основы современной теории света были заложены еще в XVII в. Христианом Гюйгенсом. Согласно его теории, свет представляет собой результат волновых колебаний (рис. 60) в эфире — среде, занимающей все пространство, независимо от того, имеется там материя или нет, и передающей эти колебания со скоростью, которая зависит от материи, оказавшейся на пути движения волн. Предположение о такой среде было введено для объяснения природы света, но реально этой среды не существует. Волновые колебания подобны тем волнам, которые возникают на спокойной поверхности воды, возмущенной брошенным в нее камнем. Волны расходятся от очага возмущения, но хотя и кажется, что волны перемещаются, реальные частицы воды просто движутся вверх и вниз и совсем не перемещаются в направлении распространения волн. Если мы вообразим, что такие колебания происходят в любой плоскости, перпендикулярной лучу (а не только в горизонтальной), мы получим некоторое представление о природе обычного света. Но пройдя через пластинку исландского шпата, свет колеблется уже не во всех направлениях; каждый из двух лучей колеблется параллельно какой-то определенной плоскости,.
и эти две плоскости располагаются под прямым углом одна к другой. Волны света различного цвета различаются по длине, т. е. по удвоенному расстоянию bb (рис. 60) между двумя максимумами, а скорость, постоянная в каждой данной среде, пропорциональна
длине волны. Интенсивность света изменяется как квадрат амплитуды этой волны, т. е. высоты ab ее максимума относительно среднего уровня.
Рассмотрим

Продолжение здесь