Pleokroisme

Pleokroisme (fra andet græsk πλέον  "mere" + χρως  "farve") er evnen hos nogle anisotrope krystaller, herunder dobbeltbrydende mineraler, til at detektere forskellige farver i lyset, der passerer gennem dem, når de ses i forskellige retninger.

Fænomenet skyldes det faktum, at graden af ​​absorption af forskellige bølgelængder af synligt lys i anisotrope krystaller ikke kun afhænger af krystallens kemiske sammensætning (som i isotrope stoffer), men også af orienteringen af ​​lysstrålen i forhold til krystallen. krystallens optiske akser.

Historie

Pleokroisme blev første gang registreret i 1816 af Jean Biot og Thomas Seebeck . I Frankrig og Rusland i 1896-1903 blev dette fænomen undersøgt af Valerian Agafonov .

Fænomenets fysik

Pleokroisme er en konsekvens af den optiske anisotropi af stoffer. Absorptionen og brydningen af ​​lys i dem er anisotropisk, og absorptionens afhængighed af bølgelængden (deraf den synlige farve) bestemmer den synlige farve på krystallerne. For eksempel opstår dikroisme som følge af stråledobbeltbrydning, og den kan derfor ikke manifestere sig i en isotrop krystal. Det omvendte udsagn ville imidlertid være grundlæggende forkert: I intet tilfælde kan man antage, at hvis der ikke er dichroisme (eller pleochroisme) i en sten, så er den isotrop. For eksempel er pleokroisme oftest fraværende i farveløse sten, men i mange farvede dobbeltbrydende ædelsten (for eksempel i nogle zirkoner ) er pleokroisme også fraværende, eller den er så lille, at den er meget svær at opdage. [1] :92-93

Pleokroisme manifesterer sig som regel, jo stærkere, jo tykkere (eller lysere) stenens naturlige farve. For eksempel, i mørkegrøn alexandrit , manifesterer pleochroisme sig meget stærkere end i lyse varianter af chrysoberyl . [1] :93

Oftest observeres pleochroisme i krystaller, som også er karakteriseret ved en sådan variation af pleochroisme som lineær dichroisme  - forskellen i absorptionen af ​​almindelige og ekstraordinære stråler. For enaksede krystaller skelnes 2 "hoved" (grundlæggende) farver - når de observeres langs den optiske akse og vinkelret på den (langs de såkaldte retninger No og Ne).

Typer af pleokroisme

Dikroisme

For enaksede mineraler observeres de største forskelle i absorptionen af ​​lys af forskellige bølgelængder (dvs. i synlig farve) langs den optiske akse (Ng eller Np) og i alle retninger vinkelret på den. Et sådant mineral vil have to primære farver, når det ses i de angivne retninger. I andre retninger vil dens farve ligge mellem disse to farver. Sådan pleokroisme kaldes dichroisme. [2]

Cirkulær dikroisme ( bomuldseffekt ) er forskellen i absorption for lys af højre og venstre cirkulære polariseringer.

Trikroisme

I biaksiale krystaller er manifestationen af ​​tre hovedfarver langs retningerne Ng, Nm og Np mulig. Når den ses fra andre retninger, vil krystallen være farvet i mellemfarver. Sådan pleokroisme kaldes trikroisme.

Facet pleokroisme

Alt ovenstående refererer til praksis med mikroskopiske observationer af mineraler og klipper, hvor der anvendes planpolariseret lys. Under normale lysforhold kan pleokroisme kun observeres med det blotte øje, når man ser på krystaller i lyset gennem deres flade ansigter, naturlige eller kunstige. Sådan pleokroisme kaldes facet [2] og er ikke så udtalt, og i dette tilfælde vil det ikke være muligt at se de "primære" farver, kun mellemfarver. Dette skyldes den ufuldstændige polarisering af lys af krystalfladerne og den store størrelse af krystallerne, på grund af hvilken stråler i forskellige retninger falder ind i observatørens øje fra hele ansigtet. I dette tilfælde vil forskellige farver blive overlejret, og observatøren vil få et blandet billede.

Dimension

Svag pleokroisme kan påvises ved hjælp af et instrument kaldet et dikroskop eller mikrodikroskop . For at kvantificere fænomenerne lysabsorption (inklusive pleochroisme) bruges et spektrofotometer . Moderne spektrofotometre er universelle enheder, der tillader diagnosticering af et mineral og dets kvalitet i mange parametre på én gang, herunder nøjagtig bestemmelse af tilstedeværelsen og graden af ​​pleochroisme i alle dele af lysspektret.

Pleokroiske mineraler

• Akvamarin (pleokroisme er ikke for udtalt, som regel ændrer krystaller farve i et relativt lille område, fra grønlig og lyseblå til dyb himmelblå).
• Axinit (krystaller af dette mineral er gennemskinnelige til uigennemsigtige, men deres pleochroisme er meget stærk og ser spektakulær ud: fra olivengrøn til rødlig eller gullig brun)
• Alexandrit (et klassisk eksempel på meget tydelig pleokroisme, krystallerne skifter farve fra blå-grønne toner i dagslys til pink-crimson eller rød-violet under elektrisk lys)
• Anatase (har en ret svag, ofte utydelig pleokroisme, som øges, jo mere intenst krystallen af ​​dette sjældne mineral er farvet)
• Andalusit (har en udtalt pleochroisme, som delvist forstærkes af effekten af ​​luminescensen af ​​krystaller, mineralet ændrer farve afhængigt af belysningsvinklen i området fra gulgrøn til brunlig-rød)
• Apatit (med forskellige farver udviser den svag pleokroisme, især grønlige apatitter bliver lyserøde i aftenlyset, og grå giver en blå farve til lyset)
• Baddeleyit (pleokroisme af krystaller er tæt på virkningen af ​​alexandrit, farven skifter fra brun eller røget til grønlig eller kaki af varierende grad af klarhed)
• Benitoit (dette meget sjældne og smukke mineral har en stærk pleochroisme-effekt: fra farveløs til grønlig blå eller dybblå, effekten forstærkes yderligere af blå luminescens i nærværelse af ultraviolet lys  - for eksempel i stærkt dagslys)
• Turkis (på trods af at de næsten er fuldstændig uigennemsigtige, udviser mange eksemplarer dog let pleokroisme i det blålige til grønlige område)
• Brasilianit (dette sjældne græsgrønne mineral har en meget let pleochroisme-effekt - inden for grønne nuancer, dog har nogle store krystaller en god effekt)
• Boulangerit (dette uigennemsigtige, melede, filtlignende mineral har meget let pleokroisme)
• Vesuvianus (under normale forhold har dette mineral en grønlig-gul eller smaragdgrøn farve, som giver dette mineral urenheder af jern, men i polariseret lys viser det som regel tydelig pleochroisme)
• Hedenbergit (har en udtalt farveændringseffekt: fra lysegrøn til brungrøn under forskellige lysspektre)
• Hypersthene (denne uigennemsigtige prydsten har en stærk pleochroisme, som markant øger dens dekorative effekt, i tynde plader skifter den farve i tre retninger: fra brun-rød til gullig-brun og grålig-grøn)
• Danburit (dette sjældne mineral er let pleokroisk, for det meste skifter farve i toner af gult, desuden lyser krystallerne i hvid-grønlige eller blålige toner)
• Dioptase (sjældent mineral, farveændring er ikke særlig tydelig, fra græsgrøn til blågrøn, ikke så meget selve farven ændres som dens nuance)
• Dumortierit (dette sjældne mineral af blå eller blå farve forveksles ofte med lapis lazuli eller blå kvarts, men det giver stærk pleochroisme - farveændringen til sort eller rødbrun er så kontrasterende)
• Smaragd (nogle farvestrålende eksemplarer har mærkbar pleochroisme, der skifter farve fra gullig grøn til blålig, når krystallen roteres)
• Cassiterit (viser sædvanligvis pleokroisme i tynde plader. Kun få prøver viser ikke pleokroisme, hvilket kan skyldes den store defekte struktur) .
• Kyanit (i modsætning til safirer ændres den synlige farve af kyanit afhængigt af synsvinklen og ikke af belysningsspektret, denne effekt er forbundet med krystallens struktur)
• Cordierite (har effekten af ​​lys pleochroisme, farven ændres i området fra gul eller lyseblå til mørk lilla, selve navnet på dette mineral kommer fra ordene "korund" og dichroisme )
• Kornerupin (nogle prøver af mineralet har meget stærk pleochroisme i intervallet: grøn - gul - brun, kenyanske facetterede kornerupiner er særligt værdsat, skiftende farve fra grøn til lilla)
• Korund (de såkaldte "farvede safirer " fra granatrød til pink og lilla er især berømt for pleokroisme, som i dagslys afslører en grøn farve, deres pleokroisme ligner alexandritens spil)
• Lazulit (mineralet har kontrasterende pleochroisme, desuden er der ingen farve i en af ​​de optiske retninger, og stenen ser farveløs ud, og i de to andre bliver den azurblå)
• Mullite (farveløse krystaller viser ikke pleokroisme, men metalurenheder, der farver mullit i en lyserød eller blålig farve, giver den også evnen til at skifte farve under forskellige lysforhold)
• Orthite (dette mineral har en stærk pleochroisme: fra rødbrun til brun-gylden eller grøn-brun, det skal dog bemærkes, at orthitkrystaller ofte er radioaktive)
• Paramelaconit (Dette sjældne mineral, et blandet kobberoxid, er sort og uigennemsigtigt, men har alligevel en let pleokroisk effekt, delvis understøttet af den skiftende nuance af diamantglansen, der er iboende i disse krystaller)
• Pyrrhotite (dette mineral, som er næsten uigennemsigtigt og endda har en metallisk glans, har ikke desto mindre en svag pleochroisme-effekt, krystallerne ændrer mærkbart nuance inden for hovedfarven)
• Purpurit (på trods af dets uigennemsigtighed har dette mineral spektakulær pleochroisme: det skifter farve fra grå til pinkrød eller endda lilla, ifølge mineralets navn)
• Ramzaite (eksemplarer med forskellig farve viser ret tydelig pleochroisme: fra lysegul til orange, okker eller brunlig)
• Rosenkvarts (på grund af det høje indhold af urenheder udviser denne sort af kvarts ofte pleokroisme, omend i en svag form, kun inden for pink nuancer)
• Rubin (som mange dyrebare korund, ofte pleokroiske, omend utydelige, skifter ofte rubiner farve fra kold til varm rød, når belysningen ændres)
• Tanzanit (pleochroismen af ​​tanzanitkrystaller er ikke særlig kontrasterende, afhængigt af belysningen ændrer de farve i området fra blå til lilla-violet, nogle gange brunlig eller brun på grund af tilføjelsen af ​​grøn farve)
• Sinhalite (dette sjældne mineral med lange prismatiske krystaller har en tydelig pleochroisme, farven skifter fra ren grøn til brun og mørkebrun)
• Titanit (har en tydelig pleokroisme, som manifesterer sig forskelligt afhængigt af krystallernes hovedfarve: i grøn varierer farven fra bleg til farveløs, i gul, også fra farveløs til pink-beige)
• Topaz (kun nogle varianter af topas har pleokroisme, som oftest skifter farvezone, når forskellige dele af krystallen er farvet i området fra blå til vingul)
• Turmalin (et af mineralerne med den mest tydelige og skarpe pleochroisme, pleochroisme er mest udtalt i røde krystaller, der skifter farve til gul)
• Phosgenit (dette mineral, som indeholder fosgen i sin sammensætning , er karakteriseret ved svag pleochroisme i gule nuancer, delvist forstærket af fluorescens i ultraviolette stråler)
• Chalcophanit (Dette sjældne zink-manganmineral er uigennemsigtigt, sort i farven og har en metallisk glans, men har en meget stærk farveskiftende effekt afhængigt af lyset)
• Kromdiopsid (selvom ren diopsid mangler pleochroisme, har chromdiopsider en udtalt farveforskydningseffekt, der spænder fra gulgrøn til smaragdgrøn)
• Zirkon (pleokroisme er ikke for udtalt, og kun nogle sorter ser grønne ud, og blå zirkoner mister nogle gange farve om aftenen, effekten er også skjult af mineralets diamantglans)
• Citrin (har en interessant egenskab: naturlige lysegule krystaller har svag pleochroisme, dog opvarmes citrinkrystaller ofte for at opnå en tykkere og varmere farve - efter sådan behandling forsvinder pleochroisme-effekten)
• Euklase (krystaller af dette mineral er svagt farvede, og pleokroisme er også svag: farven skifter fra lysegrøn til gul eller blågrøn)
• Epidote (krystaller af grøn, gul og rødlig farve har udtalt pleochroisme - fra grønlig til brunlig eller gul)

Ansøgning

• Et vigtigt anvendelsesområde for pleochroism er fremstillingen af ​​polariserende filtre (polaroids), hvis drift er baseret på fænomenet lineær dichroisme (for eksempel i PVA-jodkrystaller).
• Til identifikation af ædelstene sammen med andre metoder.
• Farve dele af pengesedler for at komplicere falskmøntneri.

UDC-cifre forbundet med pleokroisme

• 535.349.1 Pseudopleokroisme (pleokroisme med orienterede indeslutninger)
• 535.349.3 Misfarvning og pleokroisme under mekanisk kompression og strækning
• 535.349.4 Bestrålingsinduceret misfarvning og pleokroisme

Noter

1. ↑ 1 2 G. Smith . "Gemstones" (oversat fra G.F. Herbert Smith "Gemstones", London, Chapman & Hall, 1972) . — Moskva, Mir, 1984
2. ↑ 1 2 Lodochnikov V.N. Grundlæggende om mikroskopiske metoder til undersøgelse af krystallinsk stof .. - Leningrad: Scientific Chemical-Technical Publishing House VSEKHIMPROM VSNKh USSR, 1930.

Litteratur

• Agafonov VK Om absorption af ultraviolette stråler af krystaller og om "polykroisme" i den ultraviolette del af spektret: en foreløbig rapport // ZhRFKhO. 1896. T. 28. Udgave. 8. Fysisk. en del. s. 200-215. Afd. udg. St. Petersborg: type. V. Demakova, 1896. 16 s.; Det samme i fr. lang. Absortion des rayons ultraviolets par les cristaux et polychroisme dans la partie ultra-violette du spectre // Arch. sci. fys. natur. Geneve. 4me pr. 1896 Bd. 2. s. 349-364.
• Agafonov, V.K., Om spørgsmålet om lysabsorption af krystaller og pleokroisme i den ultraviolette del af spektret, Zap. SPb. min. ob-va, 1902. Kap. 39. Nr. 2. S. 497-626; Afd. udg. Om absorption af ultraviolette stråler af krystaller og om "polykroisme" i den ultraviolette del af spektret. St. Petersborg: Tipo-lit. K. Birkenfeld, 1902. 130 s.
• Belyankin D.S., Petrov V.P., Kristallooptika, Moskva, 1951;
• Kostov I., Krystallografi, oversættelse. fra Bulgarian, M., 1965.

Se også

• Krystal optik
• Bomuld-Mouton effekt
• Dikroskop