Wlasciwosci optyczne cial sa to wlasnosci ustalajace jak sie zachowa swiatlo na granicy ciala z innym osrodkiem.
Wlasciwosci optyczne cial:
* barwa mineralu – zjawisko fizyczne zachodzace na granicy dwóch osrodków mineral-otoczenie i odbierane przez receptory ludzkiego oka, dostrzegane zaraz przy rozpoznaniu mineralu,
Na barwe mineralu wplywaja:
- struktura
- zmiennosc skladu chemicznego
- obecnosc defektów wewnetrznych
- inkluzje ciekle i gazowe
- wrostki stale
- inne czynniki genetyczne
*Rodzaje mineralów ze wzgledu na wlasciwosci barwne:
- idiochromatyczne – mineraly z wlasna barwa
- allochromatyczne – barwa moze byc wynikiem obecnosci zanieczyszczen w sieci krystalicznej, barwiacych domieszek,
- pseudochromatyczne – barwa scisle zalezna od budowy wewnetrznej danego mineralu,
* rysa - barwa proszku mineralu, uzyskanego po jego sproszkowaniu, np. na skutek zarysowania,
* polysk - wrazenie optyczne, powstajace na skutek odbicia i rozproszenia swiatla na powierzchni cial stalych oraz cieczy, a takze bezposrednio nad ich powierzchnia,
* wspólczynnik zalamania osrodka - miara zmiany predkosci rozchodzenia sie fali w danym osrodku w stosunku do predkosci w osrodku odniesienia, równa jest stosunkowi predkosci fazowej fali w osrodku odniesienia do predkosci fazowej fali w danym osrodku,
n=v1/v2 ||v1- predkosc fali w osrodku, w którym fala rozchodzi sie na poczatku, v2- predkosc fali w osrodku, w którym fala rozchodzi sie na poczatku,
Wspólczynnik zalamania, jak sugeruje nazwa, istotny jest w zjawisku zalamania, gdy fala rozchodzaca sie w osrodku odniesienia pada na granice z danym osrodkiem i dalej rozchodzi sie w tym osrodku. Wspólczynnik ten wiaze sie bezposrednio z katem padania i katem zalamania. Zwiazek ten wyraza prawo Snelliusa
n=sinALFA/sinBETA || ALFA- kat padania promienia fali na granice osrodków (kat miedzy kierunkiem promienia a normalna do powierzchni granicznej osrodków), BETA- kat zalamania (kat miedzy kierunkiem promienia zalamanego w danym osrodku a normalna do powierzchni).
Wzór wynikajacy z prawa Snelliusa jest wykorzystywany do doswiadczalnego wyznaczania wspólczynnika zalamania.
Wspólczynnik zalamania posrednio ma wplyw na inne zjawiska na granicy dwóch osrodków. Zalezy od niego np. wspólczynnik odbicia.
Wspólczynnik zalamania mozna okreslac dla dowolnej fali, najczesciej jednak jest stosowany do swiatla i fal dzwiekowych.
* luminescencja - swiecenie mineralów, polegajac na wystapienia zjawiska emisji fal swietlnych przez ciala, które jest wywolane przyczyna inna niz podgrzanie do wyzszej temperatury, np. reakcja chemiczna, zmienne pole elektryczne, pochloniecie promieniowania elektromagnetycznego itp,
* iryzacja, teczowanie - zjawisko optyczne, objawiajace sie powstawaniem teczowych barw w minerale, lub na jego powierzchni, na skutek interferencji swiatla bialego, odbijanego od przezroczystych, lub pólprzezroczystych cial, które zlozone sa z kilku warstw, majacych rózne wlasciwosci optyczne,
* stopien przezroczystosci kamienia - fizyczna cecha mineralu, zwiazana z jonowym charakterem wiazan atomowych, które buduja strukture mineralu, okresla przepuszczalnosc swiatla przez osrodek,
* dwójlomnosc - zjawisko polegajace na podwójnym zalamywaniu swiatla, co objawia sie podwojeniem widzialnego za osrodkiem obrazu,
Miara dwójlomnosci jest róznica miedzy wspólczynnikiem zalamania promienia nadzwyczajnego ne, a wspólczynnikiem zalamania promienia zwyczajnego no
DELTAn=ne-no
Zjawisko to wynika z faktu, ze substancja jest anizotropowa, co oznacza, ze wspólczynniki przenikalnosci elektrycznej e i wynikajaca z niego predkosc swiatla, a co za tym idzie wspólczynnik zalamania swiatla, w krysztale zaleza od kierunku drgan pola elektrycznego fali elektromagnetycznej (polaryzacji fali).
W krysztale takim istnieje os optyczna. Jest to kierunek, w którym biegnace swiatlo nie rozdziela sie na dwa promienie, poniewaz predkosc swiatla poruszajacego sie w tym kierunku nie zalezy od kierunku polaryzacji. Kierunek tej osi nie zalezy od ksztaltu krysztalu. Istnieja krysztaly jedno- i dwuosiowe.
Wprowadza sie pojecie: plaszczyzna glówna krysztalu. Jest to plaszczyzna przechodzaca przez dany promien swiatla i przecinajaca go os optyczna. Innymi slowy jest to plaszczyzna wyznaczona przez dwie proste - zawierajaca promien swiatla oraz os optyczna. Na schematach jest to plaszczyzna rysunku.
* dyspersja – okresla zaleznosc wspólczynnika zalamania n osrodka od dlugosci fali, swiatlo zalamuje sie pod róznymi katami, rozszczepiane jest na wiele barw,
Wspólczynnik zalamania swiatla wynika z predkosci rozchodzenia sie swiatla w osrodku. W optyce za dyspersje uznaje sie tez zaleznosc predkosci rozchodzenia sie swiatla od innych czynników np. w falowodzie okresla sie dyspersje modowa, w której predkosc ruchu modu wzdluz falowodu zalezy od jego drogi w falowodzie.
Zaleznosc wspólczynnika zalamania swiatla od dlugosci fali swiatla nazywana jest wspólczynnikiem dyspersji i jest parametrem okreslajacym wlasnosci mineralów. Mineraly o duzej dyspersji odpowiednio oszlifowane mienia sie róznymi barwami w wyniku rozszczepiania swiatla bialego.
Dyspersja w optyce jest szczególnym przypadkiem ogólniejszego zjawiska dyspersji fali i oznacza zaleznosc predkosci fazowej fali od jej czestosci, a tym samym i dlugosci. W osrodku niedyspersyjnym, gdzie ta zaleznosc nie wystepuje, predkosc fazowa fali jest jednakowa dla wszystkich dlugosci fal i jest równa predkosci grupowej. Przykladem niedyspersyjnego rozchodzenia sie swiatla jest rozchodzenie sie fali elektromagnetycznej w prózni.
Dla niemalze kazdego materialu rozchodzenie sie swiatla jest dyspersyjne.
* Pleochroizm (wielobarwnosc, polichroizm) - zjawisko, zmiany barwy w zaleznosci od polaryzacji swiatla przechodzacego przez cialo. Zjawisko jest wynikiem róznej absorpcji widmowej swiatla przez substancje, zaleznie od kierunku polaryzacji padajacego swiatla.
Wystepuje najczesciej w krysztalach, zwlaszcza tych, które charakteryzuja sie naturalna anizotropia absorpcji. Osrodkami absorpcji moga byc zarówno poszczególne elementy struktury krysztalu (jony, atomy, czasteczki), jak równiez inne ciala absorbujace, obecne w krysztale (np. domieszki).
W optyce krysztalów rozróznia sie dwa rodzaje pleochroizmu:
dichroizm - w krysztalach optycznie jednoosiowych (krystalizujacych w ukladach tetragonalnym i heksagonalnym) wystepuja dwie glówne barwy, jak np. w turmalinie i aleksandrycie,
trichroizm - w krysztalach optycznie dwuosiowych (krystalizujacych w ukladach rombowym, jednoskosnym i trójskosnym) - trzy glówne barwy, jak np. w kordierycie i kunzycie.
Rozróznia sie pleochroizm:
silny,
wyrazny
slaby.
U wiekszosci kamieni szlachetnych makroskopowy pleochroizm jest niewyrazny. Jezeli pleochroizm jest silny, odpowiednia orientacja kamienia podczas szlifowania moze wedlug zyczenia barwe oslabic lub wzmocnic.
Zjawisko bardzo silnie przejawia sie w krysztale herapatytu (siarczek jodochininy), uzywany jest on do produkcji plytek polaroidowych.
