Własności optyczne

Barwa jest najbardziej charakterystyczną cechą wizualną kamieni szlachetnych, ale w rzeczywistości jest tylko jedną z wielu własności optycznych związanych z rozchodzeniem się światła. Zależy od struktury krystalicznej kamieni szlachetnych (post Układy krystalograficzne), która decyduje o drodze promieni światła i określa własności optyczne każdego gatunku kamieni szlachetnych. Najpierw są opisane efekty optyczne związane z przechodzeniem światła przez kamień, a następnie zjawiska spowodowane odbiciem światła.

Powstawanie barwy
Barwa kamienia zależy przede wszystkim od rodzaju absorbcji światła. Światło białe zawiera wszystkie barwy tęczy (widmo spektralne), podczas przechodzenia przez kamień niektóre barwy są pochłaniane. Te, które nie zostały pochłonięte, przechodzą dalej lub zostają odbite, dając wrażenie barwy kamienia. Każdy kamień ma swoistą charakterystykę barwną (znaną jako widmo absorpcyjne), widoczną dopiero przy użyciu spektroskopu. Gdy patrzymy gołym okiem, barwy wielu kamieni wydają się takie same.

Kamienie allochromatyczne
Minerały allochromatyczne (tzn. o barwie obcej) są zabarwione przez domieszki innych pierwiastków lub rozmaite wrostki, które nie stanowią istotnej części ich podstawowego składu chemicznego. Na przykład korund jest bezbarwny w stanie czystym, natomiast niewielkie wtrącenia (najczęściej tlenków metali) powodują czerwone zabarwienie kamienia, który znany jest jako rubin, z wtrąceniami niebieskimi, zielonymi i żółtymi jako szafir, a z pomarańczowo-różowymi nazwany padparadża.Kamienie allochromatyczne wylazują dużą zmienność barw.

Kamienie idiochromatyczne
Minerały idiochromatyczne (tzn. o barwie własnej) zawdzięczają barwy obecności pierwiastków określających ich podstawowy skład chemiczny. Kamienie idiochromatyczne mają w zasadzie tylko jedną stałą i charakterystyczną barwę oraz wykazują niewielką zmienność odcieni. Na przykład oliwin (peridot) jest zawsze zielony; ta barwa jest związana z obecnością żelaza w jego podstawowym składzie chemicznym.

Kamienie o różnych barwach
Niektóre kryształy charakteryzują się zróżnicowanymi barwami. Mogą być dwubarwne, trójbarwne, a nawet bardziej urozmaicone kolorostycznie. Barwa może być rozłożona nierównomiernie w obrębie kryształu lub w strefach jego wzrostu. Ogromną rozmaitość wykazują różne odmiany turmalinu, któte mogą mieć nawet 15 różnych barw bądź ich odcieni w obrębie jednego kryształu.

Kamienie wielobarwne
Niektóre minerały wykazują zmianę barwy w zależności od kierunku drgań promieni świetlnych, widoczną po odpowiednim ustawieniu kamienia. Zjawisko to nosi nazwę wielobarwności, czyli pleochronizmu.Substancje bezpostaciowe oraz minerały krystalizujące w układzie regularnym mają tylko jedną barwę; w układach tetragonalnym, heksagonalnym lub trygonalnym wykazują dwie główne barwy, czyli dychroizm, natomiast w układach rombowych, jednoskośnych i trójskośnych - trzy barwy (trychronizm).

Współczynnik załamania światła (N)
Promienie świetlne padające na powierzchnię kamienia ulegają tylko częściowemu odbiciu, większość z nich przechodzi dalej, gdzie ulega odchyleniu od pierwotnego kierunku (załamaniu). Wielkość załamania może być różna, a jego zmienna wartość określana jest mianem współczynnika załamania światła (N) lub podwójnego załamania światła (D).

Dwójłomność (D)
Oglądane przez tefraktometr minerały krystalizujące w układzie regularnym, jak np. spinel, charakteryzujące się pojedynczym załamaniem światła, wykazują jedną granicę; minerały zaś o podwójnym załamaniu światła, jak np. turmalin, - podwójną. Różnice pomiędzy dwoma wskazaniami określa wartość dwójłomności (D).

Tekst stworzony na podstawie książki "Klejnoty. Kamienie szlachetne i ozdobne" Callego Halla