Các tính chất quang học của đá quý ( Phần 1)

Các tính chất quang học của đá quý

Bản chất ánh sáng, sự tương tác giữa ánh sáng và vật thể

Ánh sáng là các dao dộng điện từ nằm trong các khoảng bước sóng nhất định. Mắt người chỉ nhận biết được những sóng ánh sáng có bước sóng nằm trong khoảng từ 4000A-7000A gọi là vùng ánh sáng nhìn thấy. Nhờ một lăng kính bằng thùy tinh, phần ánh sáng nhìn thấy này được tách ra thành 7 dải màu có các bước sóng khác nhau : đỏ, da cam, vàng, lục, lam, chàm ,tím . Màu đỏ có bước sóng dài nhất, màu tím có bước sóng ngắn nhất:

Tập hợp tất cả các bước sóng này tạo ra ánh sáng trắng.

Khi một chùm ánh sáng trắng chiếu vào viên đá sẽ xảy ra các hiện tượng sau: một phần của ánh sáng sẽ bị viên đá hấp thụ, một phần bị phản xạ ngược trở lại, một phần được truyền qua viên đá.

Hiện tượng phản xạ

Hiện tượng phản xạ
Hiện tượng phản xạ

Ta xét trường hợp tia sáng IO khi chiếu tới bề mặt PQ phân cách giữa 2 môi trường và bị phản xạ ngược lại theo hướng OR

Tia OI được gọi là tia tới, OR là tia phản , góc r là góc phản xạ.

Hiện tượng khúc xạ

Khi một tia sáng truyền từ môi trường này vào môi trường khác, tốc dộ hướng truyền của nó bị thay đổi. Sự lệch hướng của ánh sáng tới trong môi trường mới được gọi là sự khúc xạ. Giả sử, tia sáng IO truyền từ không khí vào thủy tinh. Tia IO gọi là tia tới . Khi đi vào trong thủy tinh, tia IO bị lệch hướng và ta có tia khúc xạ OR. Nếu NM là trục vuông góc với mặt phẳng phân cách giữa thủy tinh và không khí thì góc i là góc tới, góc r là góc khúc xạ.

Hiện tượng khúc xạ
Hiện tượng khúc xạ

Chiết suất của một môi trường là đại lượng được tính bằng tỷ số giữa tốc độ ánh sáng khi truyền trong chân không và tốc độ ánh sáng khi truyền trong môi trường đó.

  N = (v chân không / v môi trường)

Trong đó N là chiết suất của môi trường

Sự liên hệ giữa chiết suất và hệ số phản xạ trong trường hợp tổng quát thể thiện qua phương trình Fresnel:

            R = (n – n1)^2 +k^2 / (n + n1)^2 + k^2

Đá quý có chiết suất càng cao thì hệ số phản xạ càng lớn. Hệ số phản xạ ở đây thể hiện ở ánh sáng phản chiếu của chúng.

Hiện tượng phản xạ toàn phần

Xét trường hợp tia sáng truyền từ môi trường đặc sang môi trường loãng hơn, COM là góc tới hạn của tia tới.

Khi góc tới đạt bằng góc tới hạn thì các tia khúc xạ sẽ đi dọc theo ranh giới giữa 2 môi trường, Khi góc tới lớn hơn góc tới hạn thì các tia bị bật trở lại (OD).

Hiện tượng phản xạ toàn phần
Hiện tượng phản xạ toàn phần

Điều quan trọng là độ lớn của góc tới hạn sẽ phụ thuộc vào sự tương quan giữa chiết suất của môi trường đặc và môi trường loãng hơn, chiết suất được xác định bằng công thức:

                                    N = sin r / sin i

Trong đó : I – góc tới hạn ; r – góc khúc xạ

Khi góc tới bằng góc tới hạn thì r = 90 độ, và

                                    N = 1 / sin i

Đây là cơ sở của phương pháp xác định chiết suất bằng phương pháp khúc xạ kế.

Tính dị hướng quang học của đá quý

Đặc tinh quang học của đá quý được mô tả là đẳng hướng quang học nếu đá quý thuộc loại vô định hình hoặc hệ lập phương, là dị hướng nếu nó thuộc một trong 6 tinh hệ còn lại. Đá quý là một trục nếu nó nằm trong các hệ 3 phương, 4 phương, 6 phương và là 2 trục nếu nó thuộc các hệ trục thoi, một phương hoặc ba nghiêng. Như vậy để xác định đặc tính quang học của đá quý ta cần xác định xem viên đá là đẳng hướng hay dị hướng, nếu là dị hướng thì là một trục, cũng như cường độ dị hướng.

Tính dị hướng quang học của đá quý
Tính dị hướng quang học của đá quý

Các phương pháp dùng phân cự kế hoặc kính hiển vi phân cực

Nguyên tắc và cấu tạo

Phân cực kế là dụng cụ để xác định tính đẳng hưởng và dị hướng quang học.

Thiết bị này có cấu tạo đơn giản bao gồm hai nicon phân cực và phân tích. Nicon phân cực đặt cố định phía dưới, trên nó lắp miếng kính tròn có kích thước vừa với nicon, có thể xoay 360 độ. Nicon phân tích đặt ở phía trên. Khoảng cách giữa hai nicon từ 3 – 4 inch nguồn sáng được đặt dưới nicon phân cực. Ánh sáng sau khi đi qua kính phân cực đặt ở phía dưới, chỉ dao động theo 1 hướng. Vì vậy, nếu kính phân tích đặt ở phía trên vuông góc về mặt quang học với kinh phân cực thì ánh sáng sẽ tắt khi đi qua kính phân tích. Nếu ta quay nhẹ kính phân tích đi thì hệ thống này sẽ cho một phần ánh sáng đi qua. Nếu ta cứ quay tiếp kính phân tích thì lượng ánh sáng đi qua 2 kính sẽ tăng lên và đạt tới cực đại khi 2 kính phân cực ở vị trí song song về mặt quang học.

Phân cực kế là dụng cụ để xác định tính đẳng hưởng và dị hướng quang học
Phân cực kế là dụng cụ để xác định tính đẳng hưởng và dị hướng quang học

Kính hiển vi phân cực là loại kính hiển vi có kèm theo hai cực nicon phân cực và nicon phân tích với tính năng giống như trong phân cực kế.

Cách sử dụng phân cực kế:

Xác định tính đẳng hướng, dị hướng

Khi giám định một viên đá, kính phân tích cần để ở vị trí mà ở đó trường quan sát hoàn toàn tối, mẫu vật được đặt lên tấm kính của kính phân cực hoặc chỉ cần giữ nó ở giữa 2 kính phân cực và phân tích bằng panh kẹp. Nếu khi xoay viên đá ta quan sát thấy sự tắt sáng xen kẽ thì chắc chắn viên đá là dị hướng quang học ( lưỡng chiết). Nếu không có sự biến đổi như vậy và viên đá luôn luôn tối khi xoay đủ 360 độ thì cần quan sát viên đá theo một hướng khác. Nếu vẫn không quan sát thấy sự tắt sáng xen kẽ thì đá quý thuộc hệ lập phương vô định hình.

Trường hợp bất thường đối với một số đá ở tinh hệ lập phương quan sát thấy dị hướng khác nhưng không đều mà xảy ra cục bộ gọi là giả dị hướng. Các vật liệu ẩn tinh sẽ không thể hiện sự biến đổi sáng tối dưới kính phân cực cho dù các đơn vị tinh thể tạo nên đó là lưỡng chiết, sự tắt sáng có được ở các điểm nhỏ li ti hoặc tắt sáng cục bộ. Đối với viên đá có cấu tạo song tinh đa hợp như corindon, pla giocla…..thì tắt sáng là những dải theo mặt ghép song tinh.

Xác định trục quang

Phân cực kết còn giúp ta định vị quang trục
Phân cực kết còn giúp ta định vị quang trục

Phân cực kết còn giúp ta định vị quang trục. Bắt đầu bằng cách xoay viên đá giữa các tấm ở vị trí vuông góc về mặt quang học cho đến một vị trí tắt. Nếu viên đá có kich thước khá lớn, một bóng tối có thể thấy di chuyển ngang qua nó, hoặc theo chiều lên xuống hoặc sang trái sang phải dưới dạng một bàn chải mờ, song vẫn dễ nhận ra được. Khi thấy được bàn chải đó thì ta biết rằng trục quang nằm trong mặt phẳng thẳng đứng chạy qua nó và như vậy trục này có thể được xác định nhanh chóng bằng cách nghiêng đi nghiêng lại trục này trong mặt phẳng đá được chỉ ra.

Khi tiến đến gần trục, sẽ xuất hiện các màu giao thoa rõ ràng. Trong mọi trường hợp, khi đá được quan sát theo hướng // với trụ quang, nó sẽ không chuyển từ sáng sang tối trong khi quay. Nếu nó vẫn tối khi xoay hết một vòng thì cần quan sát nó theo hướng thứ 3 khác. Nếu ở hướng này nó vẫn có hành vi đơn chiết như vừa nêu thì viên đá là đơn chiết.

Sử dụng quả cầu giao thoa

Khi tìm ra vị trí này, hình trục quang có thể thấy được nhờ sử dụng một kính lúp có độ phóng đại 10x. Kính lúp này được nâng lên hạ xuống cho đến khi quan sát tháy các vòng màu và vòng tối của giao thoa. Việc quan sát được thực hiện dưới mắt ta và hình phân tích là 10inch cỡ 25cm. Hình ảnh giao thoa dường như được nằm ở bề mặt phía sau của kính lúp. Hình giao thoa thường có thể thấy được trong mọi viên đá lưỡng chiết, trong suốt. Tuy nhiên, các chỗ tiếp giáp của các mặt facet có thể tạo nên biến dạng một cách đáng kể và như vậy có thể gây ra sự lẫn lộn giữa các hình đơn trụ và lưỡng trục.

Sử dụng chất nhúng:

Phương pháp nhúng mẫu vật vào 1 chất lỏng phù hợp sẽ làm cho hình trở nên dễ nhận biết hơn. Quan sát viên đá nằm trong cốc nhúng chứa chất lỏng được đặt giữa kính phân tích và kính phân cực một cách nhanh chóng nhưng cẩn thận, chú ý cần tắt ngay phân cực kế khi công việc khảo sát kết thúc.

Công ty cổ phần Trang sức và Đá quý Việt nam là một trong những công ty hàng đầu cả nước về thiết kế, chế tác về đá quý và trang sức. Nếu có mong muốn tư vấn thiết kế sản phẩm trang sức, đá quý mang tính “cá nhân hóa và gắn liền với câu chuyện của bản thân”,  Quý khách vui lòng đăng ký trực tiếp trên website để được phục vụ tốt nhất.

Để được tư vấn trực tiếp, Quý Khách vui lòng bấm số HOTLINE hoặc đăng ký trực tuyến TẠI ĐÂY. Ngoài ra, nếu Quý khách cần hỗ trợ luôn, vui lòng nhắn tin tại TẠI ĐÂY (24/24).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *