خواص نوری (Optical Properties)

شاید برای شخص دیگری نیز جالب باشد:
Share

خواص اپتیکی یانوری درتشخیص نوع و مرغوبیت کانی های جواهر از اهمیت بسیاری برخوردار است. مشخصات اپتیکی عامل به وجود آورنده پدیده هائی مانند رنگ، جلا، تلألو ولومینسانس ((Luminescence بازی رنگ در نگین (Play of colour)، درخشش به رنگ های خاص (Schiller) و غیره می باشد.

رنگ (Colour):  رنگ مهمترین مشخصه کانی  های جواهر است اما چون اغلب سنگ های جواهر رنگین در رنگ های مختلف ولی ترکیب شیمیائی یکسان وجود دارند، در تشخیص نوع نگین کانی جواهر رنگ در اکثر موارد کمک مؤثری نیست زیرا انواع  مختلفی از کانی ها ی جواهر رنگ مشابه داشته ولی در خواص اپتیکی یا فیزیکی وشیمیایی کاملأ متفاوت می باشند. رنگ در کانی به وجود می آید هنگامی که بخشی از طیف نوری توسط سنگ جذب می شود (جذب انتخابی) وترکیب آن بخش از طیف که از سنگ عبور می کند رنگ سنگ را تشکیل می دهد. چنانچه می دانیم پرتو نور، همان ارتعاشات وامواج الکترو مغناطیسی است باطول موج های معین. چشم انسان قادر است از طیف وسیع الکترو مغناطیسی  فقط طول موج ها یی ما بین ۴۰۰۰ الی ۷۰۰۰ انگستروم را تشخیص دهد (انگستروم یک ده میلیونیم میلیمتر می باشد ).

طیف نور مرئی به شش گروه،هر کدام بارنگی مشخص و جدا از بقیه، تجزیه می شود که آنها را رنگ های طیف نوری می نامند وشامل قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی وبنفش است. ترکیب این رنگ ها در طیف نوری تجزیه نشده رنگ سفید نور معمولی را به وجود می آورند ولی اگر یکی از رنگ های طیف نوری  معمولی به هر دلیلی جذب یا حذف شود، مجموعه رنگ های باقیمانده رنگی را به وجود می آورد که سفید نبوده بلکه  ترکیبی از رنگ های موجود در طیف می باشد. اگر تمام رنگ های موجود در طیف نوری به طور کامل از نگین جواهر عبور کنند جواهر مورد نظر بی رنگ واگر تمام رنگ های موجود در طیف نوری به طور کامل جذب نگین جواهر شوند، نگین مزبور سیاه رنگ به نظر خواهد رسید. به همین ترتیب اگر امواج رنگ های طیف نوری تمامأ به یک شدت،اما نه کامل،  جذب جواهر شوند نگین سفید ویاخاکستری مات به نظر خواهد رسید.

رنگ یک کانی دارای سه مؤلفه اصلی است. پرده رنگ(Hue)،غنای رنگ (Saturation) وته رنگ (Tone). پرده رنگ یا رنگ اصلی  همان هفت رنگ طیف خورشیدی است. مثلأ پرده رنگ اصلی برای یاقوت سرخ قرمز است قرمز است ولی می تواند پرده رنگ فرعی دیگری هم مانند نارنجی ویا بنفش هم داشته باشد، برای یاقوت کبود این پرده رنگ آبی است در حالی که پرده رنگ فرعی می تواند سبز یا بنفش باشد.

غنای رنگ یا (Saturation)، (شدت رنگ نیز گفته می شود ) اشاره به رنگ میزان موجود هم دارد. تخمین این میزان به تعیین کیفیت یاشدت رنگ بستگی دارد که مثلأ در جرقه برلیاسی نگین های تراش داده شده شفاف دیده می شود.

ته رنگ (Tone) اساره ای است به تیرگی و روشنی یک رنگ در مقیاس صفر تاده. صفربرای ته رنگ نگین های سفید یا بی رنگ  وده برای نگین های سیاه است.

رنگ جواهر علاوه براین ناشی از وجود ناخالصی های فلزی مانند کروم، آهن، کبالت، مس، منگنز، نیکل و وانادیوم است که در ساختار ملکولی کانی مربوطه جایگزین عناصر سازنده آن کانی می شوند. این نوع فلزات برخی از قسمت های طیف نور سفید را جذب کرده وباعث ایجاد رنگ های گوناگون در کانی های جواهر می گردند. اغلب مقداراین ناخالصی ها در کانی های جواهر به قدری ناچیز است که حتی در فرمول شیمیائی آن ذکر نمی گردد. منشاء دیگر ایجاد رنگ در کانی های مختلف ساختار داخلی آنهاست. به طور مثال عامل بوجود آورنده  رنگ در کانی های زیرکن و کوارتز دودی (Smoky Quartz  ) ناخالصی ها و فلزات جایگزین شده در ساختارمولکولی آنها نبوده بلکه تغییر شکل و کمبود یا تخریب قسمتی از شبکه مولکولی آنها می باشد که غالبآ به دلیل تابش اشعه ماوراء بنفش در ارتفاعات بالای زمین ( کوهها و نواحی بلند ) به وجود می آید و باعث جذب قسمت هایی از طیف نورمعمولی می گردد.

در اکثر کانی های فلزی رنگ ثابت است مثلاً درشالکوپیریت زرد برنزی و دربورنیت قهوه ای برنزی و در نیکولیت مس دار قرمز است.

بعضی کانی ها رنگ خاصی ندارند و بی رنگ هستند. در برخی نیز درصد بسیارناچیزی از فلزرنگ دهنده باعث ایجاد رنگ شده است. کانی هائی که به رنگ های مختلف یافت می شود به آنها Allochromatic  می گویند. عناصر تشکیل دهنده رنگ در کانی ها Chromophores  نامیده می شود،  مانند منگنزMn،  آهنFe، مس Cu، کروم Cr، کبالت Co، نیکل Ni و وانادیومV.

بعضی کانی ها در جهات مختلف کریستالوگرافی رنگ های متفاوتی از خود بروزمی دهند. این جذب انتخابی متفاوت در جهات مختلف را در اصطلاح Pleochroism یا چند رنگی می گویند که به طور مثال در انواع شفاف تورمالین، کوردیریت و اسپودومن به خوبی دیده می شود. در تورمالین این تغییر رنگ دردو جهت کریستالوگرافی روی می دهد که به این پدیده Dichroism یا دو رنگی می گویند.

رنگ در برخی کانی ها، بستگی به وجود یکی از عناصرتشکیل دهنده کانی دارد. این گونه کانی ها را Idiochromatic می نامند ( یعنی دارای رنگ خاص خود ) به عنوان مثال کانی مالاکیت ( کربنات آبدار مس ) همیشه سبز رنگ، آزوریت همیشه آبی رنگ و رودونیت یا رودوکروزیت ( سیلیکات و کربنات منگنز) همیشه صورتی رنگ است.

فاصله ای که پرتو نور در داخل کانی جواهر طی می کند می تواند عاملی در تغییر قدرت جذب طیف نوری و رنگ حاصله از آن در کانی مورد نظر باشد. از این خاصیت، تراش دهنده برای به دست آوردن بهترین رنگ در کانی جواهر استفاده می کنند. کانی های کم رنگ را اصولاً با قطر بیشتر می تراشند تا به دلیل مسافت طولانی عبور پرتو های نوری امکان جذب آنها بیشتر شده و رنگ مطلوب تری به دست آید. کانی هائی که رنگ مطلوب تری به دست آید. کانی هائی که رنگ تیره دارند بالعکس در قطر نازک تری تراش می دهند تا رنگ نگین به دست آمده روشن تر( دلخواه تر) باشد. نوعی کانی از خانواده گارنت به نام آلماندین (Almandine) که در اصل قرمز تیره است برای مطلوب تر جلوه دادن، در حین تراش در قسمت هائی از سطح زیرین آن حفره ای ایجاد می کنند تا رنگ ان روشن تر به نظربرسد. پرتو نور مصنوعی ( مثلاً لامپ الکتریکی) در جلوه رنگ بعضی از کانی ها تاثیر مثبت یا منفی می گذارد، این پدیده به دلیل تفاوت ترکیب نور الکتریکی و نور خورشیدی می باشد. برخی ا کانی های جواهر مانند یاقوت کبود (سافیر) تیره تر و برخی مانند زمرد و یاقوت سرخ شفاف تر و در نتیجه زیبا تر به نظر می رسند. اصولاً محیط اطراف در برداست از رنگ کانی تاثیر می گذارد و بدین سبب است که مثلاً در تایلند یا کامبوج قطعات یاقوت سرخ را درون سینی برنجی( یا مسی) عرضه می کنند تا رنگ سرخ سنگ جلوه بهتری داشته باشد. جالب اینکه بعضی از کانی ها در پرتو نور الکتریکی کاملاً رنگ عوض می نمایند که بارز ترین نمونه آن بریل الکساندریت را می توان نام برد که در نور آفتاب سبز و در نور لامپ الکتریکی قرمز رنگ است. گرچه رنگ همانطوری که اشاره شد در ارزیابی سنگ ها و کانی های جواهر (منهای برلیان) از اهمیت تعیین کننده وبسزایی برخوردار است ولی هنوز روش کاملاً مطمئن علمی برای اندازه گیری و تشخیص رنگ وجود ندارد.

هنگامی که به یک نگین جواهر رنگی نگاه می کنید معمولاً به جای یک رنگ یکنواخت طرحی از نواحی مختلف با رنگ های متفاوت می بینید. برخی از این نواحی ممکن است روشن تر و یا تیره تر باشند، برخی دارای غنای رنگ بیشتر و برخی نیز دارای ته رنگ متفاوتی باشند. این تغییرات رنگ در یک نگین جواهر رنگی ممکن است به دلیل یکی از عوامل زیر باشد:

۱- طول مسیر طی شده توسط نور. ۲- ناحیه بندی در رنگ. ۳- پلئوکروئیزم. ۴- فلورسانت. ۵-رنگ ناخالصی های موجود در کریستال. ۶- شدت پراکندگی.

جدول مقایسه ای رنگ ها به هیچ وجه مطلق نیست زیرا برداشت انسان ها از هر رنگ می تواند متفاوت باشد. روش های اندازه گیری رنگ به طریق علمی هم با اشکال مواجه است که احتیاج به دستگاههای بسیار گران قیمت دارند.

اکثر بلورها دارای ناخالصی ها و شکستگی هائی هستند که گاه مشخصه آنها می باشد. مثلاً زمرد همیشه دارای ناخالصی است و آکوامارین تقریباً هیچ گاه ناخالصی ندارد در جدول ذیل فراوانی یا عدم وجود ناخالصی ها در کانی های مهم جواهرگردآوری شده.

 

 

جدول فراوانی ناخالصی ها

 

عمدتاً تمایل به کاملاً پاک بودن دارند معمولاً با چشم غیر مسلح پاک به نظر می رسند معمولاً دارای ناخالصی هستند
بریل

آکوامارین

بریل طلایی

بریل صورتی

گارنت

بیشتر گارنت های قرمز

کوارتز

سیتیرین

کوارتز دودی

آمتیست کم رنگ

توپاز  بی رنگ آبی

زویزیت

تانزانیت

 

 

کریزو بریل

الکساندریت

کوروند

روبی

سافیر

گارنت

رودولیت

ساوریت

کوارتز

آمتیست (رنگ خوب )

پریدوت

اسپینل قرمز، زرد، نارنجی

توپاز امپریال

تورمالین کروم، سبز

زیرکن، آبی، سبز و غیره

بریل

زمرد

بریل قرمز

تورمالین قرمز

پارایبا

 

 

 

 

م کاسب

خانم کاسب فارغ التحصیل رشته مهندسی شیمی است. ایشان علاقه زیادی به کار با جواهرات و تحقیق در مورد خواص سنگ ها و فلزات گرانبها دارد. بدیهی است که تحقیق و پژوهش احتیاج به مطالعه بسیار دارد و اتفاقا کتابخوانی یکی از مهمترین فعالیت های ایشان در اوقات فراغت است.

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *