3. Показатель преломления воды равен 1,333, а у алмаза эта величина достигает почти 2,4. Следовательно, в воде алмазы видны так же отчетливо, как на воздухе. А вот стеклянный порошок в воде становится почти невидимым, так как его показатель преломления равен 1,458.
Вы уже догадались, как определять показатель преломления различных кристаллов. Действительно, к микроскопу придается стандартный набор жидкостей с заранее измеренными показателями преломления. Исследователь погружает измельченный до состояния пудры кристалл в различные жидкости и рассматривает препарат под микроскопом. Крупинки перестают быть видимыми в том случае, когда показатели преломления кристалла и жидкости совпадают.
С преломлением света связана дисперсия (разложение) светового луча в кристалле.
Еще Ньютон показал, что солнечный свет, проходя сквозь стеклянную призму, распадается на ряд цветных полос, очередность которых школьники запоминают по магической формуле: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Разложение белого света связано с различным преломлением каждой его составляющей. Меньше всего преломляются красные лучи, больше всего — фиолетовые. Другими словами, показатель преломления кристалла для красного света имеет меньшее значение, а для фиолетового — большее. Так, показатель преломления алмаза в красном свете равен 2,408, а в фиолетовом — 2,452. Разница между этими числами (0,044) и называется дисперсией кристалла.
Именно величина дисперсии определяет великолепную игру цветов в алмазе. Когда смотришь на бриллиант, кажется, будто камень сверкает, горит желтыми и красными огоньками. Это называется игрой алмаза. Гранат демантоид играет еще сильнее, так как его дисперсия равна 0,057. Еще более высокой дисперсией обладают кристаллы рутила (0,280 — рекорд!).
Арсенал ученых. Основным методом исследования самоцветов является кристаллооптический анализ. Геммолог, вооруженный микроскопом, не только рассматривает мельчайшие подробности в строении кристаллов, но также измеряет многие оптические константы. Определять показатель преломления кристаллов вы уже умеете. Если необходимо исследовать взаимоотношение самоцвета с окружающими минералами, то вначале делают шлиф. Для этого из горной породы вырезают небольшой прямоугольник толщиной около 0,03 миллиметра. Его наклеивают на стекло с помощью бесцветной прозрачной смолы (канадского бальзама), сверху прикрывают другим стеклом, более тонким. Шлиф готов. Его можно долго хранить.
Полезное увеличение оптических микроскопов достигает 2000 крат. Однако при столь большом увеличении контуры кристаллов расплываются, смазываются, теряют четкость. Чтобы рассмотреть более мелкие детали, применяют электронный микроскоп, увеличивающий в десятки, сотни тысяч, даже в миллион раз. Вместо световых лучей используют электроны, ускоренные в условиях глубокого вакуума. Вместо оптических линз в электронном микроскопе стоят магнитные конденсоры, которые фокусируют пучки электронов. С помощью электронного микроскопа ученые получили возможность разглядеть объекты размерами 200–300 пикометров. При благоприятных условиях можно даже сфотографировать молекулы некоторых веществ.
Благодаря электронному микроскопу удалось выяснить причину радужной игры света в благородном опале. Некоторые сорта его являются самыми дорогими минералами кремнезема. Название самоцвета происходит от санскритского «упала» или латинского «опалус», что означает «драгоценный камень». Структура благородного опала многосложна. Под электронным микроскопом видны шарики кремнекислоты размерами до 0,3 микрометра. Они уложены удивительно правильными рядами. В свою очередь, каждый шарик по структуре напоминает кристобалит. Промежутки между ними заполнены воздухом или водой.
Радиусы шариков соизмеримы с длинами световых волн, поэтому возникает дифракция света, а вследствие этого и переливчатая радужная игра на поверхности опала. Если же шарики кремнекислоты уложены в беспорядке или их размеры превышают 0,3 микрометра, то дифракции света не происходит и соответственно отсутствует иризация. Вместо благородного опала мы имеем в этом случае обыкновенный мутный камень белесого цвета.
Летящие электроны можно резко затормозить, поставив на их пути положительно заряженную преграду. При этом возникнут рентгеновские лучи. По длине волны (0,01–10 000 пикометров) они располагаются между ультрафиолетовыми и гамма-лучами. Рентгеновские лучи могут свободно проходить сквозь кристаллическую решетку или отражаться от атомных сеток, слагающих ее. При вращении кристаллов в пучке рентгеновских лучей возникают такие положения, когда между атомными сетками укладывается целое число длин волн. В этом случае все отраженные лучи складываются, то есть происходит резкое увеличение интенсивности рентгеновского излучения. Совокупная картина усиления или ослабления интенсивностей фиксируется специальными приборами и записывается на фотопленке или диаграммной ленте.
