Введение

Оптическое явление

Плеохроизм — это оптическое явление, при котором вещество проявляет различные цвета при наблюдении под разными углами, особенно в поляризованном свете.

Этимология

Корни слова восходят к греческому языку. Впервые как сложное слово оно появилось в немецком термине «плеохроизмус», введенном минералогом Вильгельмом Хайдингером в 1854 году в журнале Annalen der Physik und Chemie. Первое зафиксированное употребление этого термина на английском языке относится к 1854 году и принадлежит геологу Джеймсу Дане.

Предыстория

Анизотропные кристаллы обладают оптическими свойствами, изменяющимися в зависимости от направления света. Направление электрического поля определяет поляризацию света, и кристаллы по-разному реагируют при изменении этого угла. Такие кристаллы имеют одну или две оптические оси. Если поглощение света меняется в зависимости от угла к оптической оси в кристалле, возникает плеохроизм. Анизотропные кристаллы демонстрируют двойное лучепреломление, при котором свет с разной поляризацией преломляется кристаллом по-разному и, следовательно, следует различными путями внутри него. Компоненты разделенного светового пучка проходят разными путями внутри минерала и движутся с разной скоростью. При наблюдении минерала под определенным углом проявляется свет, следующий по определенной комбинации путей и поляризаций, каждый из которых претерпел поглощение света разных цветов. Под другим углом свет, проходящий через кристалл, будет состоять из другой комбинации путей и поляризаций, каждый со своим цветом. Таким образом, свет, проходящий через минерал, будет иметь разные цвета при наблюдении с разных углов, создавая впечатление, что камень меняет цвет. Четвероугольные, тригональные и гексагональные минералы могут проявлять только два цвета и называются дихроичными. Орторомбические, моноклинические и триклинические кристаллы могут проявлять три цвета и называются трихроичными. Например, гиперстен, имеющий две оптические оси, может выглядеть красным, желтым или синим при ориентации в трех различных направлениях в трехмерном пространстве. Изометрические минералы не проявляют плеохроизм. Турмалин примечателен сильным плеохроизмом. Драгоценные камни иногда ограняют и закрепляют либо для демонстрации плеохроизма, либо для его сокрытия, в зависимости от цвета и его привлекательности. Плеохроические цвета достигают максимума, когда свет поляризован параллельно главному оптическому вектору. Оси обозначаются X, Y и Z для направления, а альфа, бета и гамма – для величины показателя преломления. Эти оси можно определить по внешнему виду кристалла в коноскопической интерференционной картине. При наличии двух оптических осей острый биссектрис осей определяет Z для положительных минералов и X для отрицательных минералов, а тупой биссектрис – альтернативную ось (X или Z). Ось Y перпендикулярна им. Цвет измеряется при поляризации, параллельной каждому направлению. Формула поглощения фиксирует степень поглощения, параллельную каждой оси, в виде X < Y < Z, где крайнее левое значение соответствует наименьшему поглощению, а крайнее правое – наибольшему.

В минералогии и гемологии

Плеохроизм — чрезвычайно полезный инструмент в минералогии и геммологии для идентификации минералов и драгоценных камней, поскольку число цветов, наблюдаемых под разными углами, позволяет определить возможную кристаллическую структуру камня или минерала и, следовательно, способствовать его классификации. Минералы, которые в противном случае очень похожи, часто демонстрируют различные плеохроические цветовые схемы. В таких случаях используют тонкие срезы минерала и изучают их под поляризованным прошедшим светом с помощью петрографического микроскопа. Другим прибором, использующим это свойство для идентификации минералов, является дихроскоп.