Преломление света в камне

Когда луч света переходит из окружающего воздуха в прозрачный материал, он меняет свое направление, или, как говорят, преломляется. Величина преломления определяется свойствами материала. Это можно видеть на рис. 97, где световой луч переходит из воздуха в стеклянную пластину. Преломление показано на рис. 97, а. Обратите внимание, что вертикальный луч проходит через пластину, не меняя направления. Однако даже незначительное отклонение от вертикали приводит к резкому преломлению лучей, как только они входят в стекло. На выходе из стекла лучи столь же резко преломляются и продолжают свой путь в том же направлении, какое они имели до вхождения в стекло. Величина преломления зависит от угла, под которым лучи падают на стекло.

Это свойство прозрачных материалов известно уже давно, причем не только для стекла, но и для других материалов, в том числе и для драгоценных камней. Величина преломления для каждого конкретного минерала одна и та же независимо от того, где он найден. Так, кусок кварца, будь он из Арканзаса или Бразилии, преломляет световой луч в равной степени. Это утверждение справедливо и для любого другого камня. Следует, однако, иметь в виду, что некоторое влияние на величину преломления могут оказывать примеси в камне или изменения в его химическом составе.

Путем экспериментов и расчетов было установлено, что величина преломления может быть выражена в виде формулы, а число, полученное в соответствии с этой формулой, показывает, как велика преломляющая сила того или иного прозрачного материала. Это число называется показателем преломления и используется огранщиками для определения углов граней с целью получения наилучшего блеска и игры камня.

Геммологи, т.е. те, кто занимается изучением и идентификацией драгоценных камней, применяют простой оптический инструмент, называемый рефрактометром, с помощью которого можно непосредственно измерить преломление светового луча и получить значение показателя преломления определяемого материала.

Какое практическое значение имеет показатель преломления при огранке камней? Обратимся теперь к рис. 97, б. Здесь можно видеть, что если луч света падает на поверхность стекла под небольшим углом, то происходит его отражение. Это свойство полированных поверхностей слишком хорошо известно, чтобы подробно на нем останавливаться, однако стоит отметить, что камень с большим показателем преломления отражает свет значительно лучше, нежели камень с меньшим показателем. У алмаза, например, отражательная способность настолько велика, что сильные отражения от поверхности ограненных камней вносят существенный вклад в общий блеск бриллиантов и делают их ослепительно прекрасными. Кроме того, свет, проходящий через ограненный камень, как показано на рис. 97, г, преломляется при вхождении в него, затем проходит до задних граней и, отразившись от них, выходит наружу через верх камня. Было показано, что камни с более высокими показателями преломления лучше преломляют свет и поэтому выглядят более сверкающими при условии, что они правильно огранены. В любом ограненном камне углы, под которыми располагаются его грани, выбирают таким образом, чтобы придать камню максимальный блеск, и это не случайно выбранные углы. Именно на этом этапе большую роль играет искусство огранщика, который должен знать, с каким камнем он имеет дело и как расположить грани, чтобы получить наилучшие результаты.