Плеохроизм

Плеохроизм (от греч. pleon — более многочисленный, больший, и chróa — цвет) - способность некоторых анизотропных кристаллов, в том числе двупреломляющих минералов, избирательно поглощать световые волны в зависимости от кристаллографического направления. Обычно проявляется в изменении цвета, оттенка или интенсивности окраски зёрен минералов при повороте под микроскопом в проходящем через них поляризованном свете при рассматривании по различным направлениям, но у некоторых минералов наблюдается визуально (кордиерит, турмалин, кунцит и др.).

Явление связано с тем, что лучи, поляризованные в разных плоскостях, поглощаются веществом кристалла различно.

Впервые плеохроизм наблюдался в 1816 Био и Зеебеком.

Физика явления

Плеохроизм - следствие оптической анизотропии веществ. Поглощение или преломление света в них анизотропно, а зависимость поглощения от длины волны (следовательно, видимого цвета) определяет видимую окраску кристаллов. Физическая сущность явления состоит в анизотропии поглощения света кристаллом, что обусловлено неодинаковым распределением в нём светопоглощающих ионов по разным кристаллографическим направлениям. Оптически одноосные минералы характеризуются наличием двух цветов плеохроизма (дихроизм), двуосные - трёх (трихроизм).

Чаще всего Плеохроизм наблюдается в кристаллах, для которых характерна и такая разновидность плеохроизма, как линейный дихроизм - неодинаковость поглощения обыкновенного и необыкновенного лучей. Для одноосных кристаллов различают две «главные» (основные) окраски - при наблюдении вдоль оптической оси и перпендикулярно к ней (по т. н. направлениям No и Ne; см. Дихроизм).

Виды плеохроизма

Дихроизм

Если наблюдаются два различнных цвета по двум перпендикулярным направлениям. Это явление называется дихроизмом, например, у турмалина).

Круговой дихроизм (эффект Коттона) — различие поглощения для света правой и левой круговых поляризаций.

Трихроизм

В двуосных кристаллах возможно проявление трёх основных окрасок, по трём направлениям, которые иногда могут совпадать с главными направлениями кристалла (в этом случае их обозначают Ng, Nm и Np). При наблюдении по другим направлениям кристалл кажется окрашенным в промежуточные цвета.

Измерение

Прибор для обнаружения плеохроизма в кристаллах в 19 веке назывался дихроископом. Современные исследователи пользуются спектрофотометрами.

Минералы, обладающие плеохроизмом

Александрит
Анатаз
Апатит из Слюдянки имеет плеохроизм от голубого до серого цвета.
Диоптаз
Кианит
Касситерит в тонких пластинках обычно обнаруживает плеохроизм. Лишь немногие образцы не обнаруживают плеохроизма, что может быть связано с большой дефектностью их структуры
Турмалин
Вивианит
Эпидот

Сильным плеохроизмом отличаются турмалин (одноосный кристалл), ацетат меди (двуосный кристалл). Плеохроизм окрашенных кристаллов изучают в тонких шлифах с помощью поляризационного микроскопа — при повороте на столике микроскопа цвет кристалла меняется в соответствии с ориентацией разреза. Это позволяет, в частности, по известным цветовым таблицам идентифицировать минерал. Анизотропией поглощения могут обладать и отдельные молекулы; преимущественная ориентация таких молекул вызывает плеохроизм содержащих их веществ. Таковы многие красители. Преимущественная ориентация анизотропно поглощающих молекул, ведущая к плеохроизму, может быть естественной и искусственной — вызванной внешним полем (например, в коллоидных системах) или механическими деформациями.

Применение

Важная сфера применения плеохроизма - изготовление поляризационных фильтров (поляроидов), действие которых основано на явлении линейного дихроизма (например, в кристаллах ПВС-йод)
Для идентификации самоцветов, наряду с другими методами. Плеохроизм используется для диагностики минералов, в т.ч. ювелирных, он влияет на окраску огранённых ювелирных камней и учитывается при их ориентировке в процессе огранки.

Литература

Белянкин Д. С., Петров В. П., Кристаллооптика, М., 1951;
Костов И., Кристаллография, пер. с болг., М., 1965.