خصوصیات نوری الماس
خصوصیات نوری الماس
شدت و چگونگی انعکاس نور به یک عامل فرعی، یعنی کیفیت Polish نیزبستگی دارد، بدان معنا که گرچه یک جسم مانند الماس توانایی انعکاس زیادیرا داشته باشد ولی در صورتی که خوب Polish نشده باشد به دلیل آن‌که در زمان انعکاس در نظم نورهای تابیده شده اخلال ایجاد می‌گردد....
همانطور که اغلب خصوصیات الماس منحصربه‌فرد است، خصوصیات نوری آن نیز اکثراً منحصربه‌فرد می‌باشند، که به بررسی آن می‌پردازیم.
با برخورد نور به یک جسم شفاف، بخشی از نور از سطح آن منعکس شده (Reflection) و بخشی دیگر به داخل آن وارد می‌گردد (Refraction) که هریکبحث جداگانه‌ای دارند.
Reflection )انعکاس(
میزان انعکاس نور از سطح اجسام به دو عامل زاویه تابش و ماهیت جسم بستگی دارد.
۱( با افزایش زاویه تابش شدت انعکاس نیز قوی‌تر می‌گردد، بطوری‌کهچنانچه زاویه تابش نسبت به خط عمود فرضی صفر باشد، شدت انعکاس به حداقلرسیده و درحالی‌که زاویه تابش به نزدیک ۹۰ درجه برسد، میزان انعکاس بهحداکثر خود می‌رسد.
۲( همانگونه که نوع و آرایش اتم‌ها موجب بسیاری از خصوصیات الماسمی‌باشد در اینجا نیز این‌گونه پیوند بین اتم‌های کربن موجب شدت بالایانعکاس می‌گردد. بطورمثال درحالی‌که نور با زاویه صفر درجه (عمود) به سطح شیشه تابیده شود، چیزی در حدود ۴% نور منعکس می‌گردد، این درحالیست که درحالت مشابه الماس حدود ۱۷% نور را منعکس می‌کند، بطوری‌که الماس را از نظرشدت انعکاس در بین سنگ‌های شفاف در ردیف اول قرارداده‌است.
Luster )جلا(
Luster که در واقه همان شدت انعکاس نور می‌باشد در الماس بقدری زیادبوده که آن را پس از جلای فلزات (MetallicLuster) در ردیف دوم قرار دادهکه به آن در اصطلاح Adamantine گفته می‌شود. دلیل آن نیز سختی و ضریب شکستنوری بالا در الماس است.
البته شدت و چگونگی انعکاس نور به یک عامل فرعی، یعنی کیفیت Polish نیزبستگی دارد، بدان معنا که گرچه یک جسم مانند الماس توانایی انعکاس زیادیرا داشته باشد ولی در صورتی که خوب Polish نشده‌باشد به دلیل آن‌که درزمان انعکاس در نظم نورهای تابیده‌شده اخلال ایجاد می‌گردد، بنابراین موجبمی‌شود تا سطح آن کدر بنظر برسد (مانند یک قطعه الماس Rough).
Refraction
سرعت نور در خلاء ۰۰۰/۳۰۰ کیلومتر بر ثانیه می‌باشد، ولی با ورود نوربه محیطی دیگر، از آنجایی‌که در این محیط جدید اتم‌ها و ملوکول‌ها به صورتگاز، مایع یا جامد موجود می‌باشند از سرعت نور کاسته می‌شود. مقدار اینکاهش سرعت به تراکم اتم‌های این محیط بستگی دارد، به‌طور مثال تراکمملوکولی هوا بسیار کم است، بنابراین کاهش سرعت نور در هوا بسیار اندک بودهچنانچه به‌شورکلی سرعت نور در هوا را نیز از همان ۰۰۰/۳۰۰ کیلومتر برثانیه در نظر می‌گیرند، ولی در محیط‌های دیگر مثل آب، شیشه و یا سنگ‌ها ازاآنجایی‌که تراکم اتم‌های بسیار بالا است، بنابراین کاهش سرعت قابلملاحظه‌ای داریم.
به هرحال انسان این کاهش سرعت را هراندازه هم که زیاد باشد با حواس معمول احساس نکرده ولی اثر آن را به‌گونه‌ای دیگر احساس می‌کنیم که بهصورت انحراف مسیر و یا همان شکست نور می‌باشد.
با ورود نور از یک محیط به محیطی دیگر نه تنها سرعت آن کاهش یافته،بلکه امتدا حرکت آن نیز تغییر می‌کند که دلیل آن نیز تاخیر زمانی در ورودشعاع‌های نوری به محیط جدید می‌باشدو تنها حالتی که نور تغییر محیط داده،کاهش سرعت داده ولی شکسته نمی‌شود حالتی است که نور به صورت عمود به سطحمشترک دو محیط تابیده می‌شود.
از طرفی هرچه کاهش سرعت بیشتر باشد، میزانانحراف نور بیشتر می‌گردد. میزان این انحراف را میتوان با تقسیم کردنسینوس زاویه تابش به سینوس زاویه شکست بدست‌آورد که آن را Refractive Index با ضریب شکست نوری نامیده و با RI نشان می‌دهیم. البته برایبدست‌آوردن RI میتوان از تقسیم کردن سرعت نور در محیط اولیه به سرعت نوردر محیط ثانویه نیز استفاده کرد.
ازآنجایی‌که تراکم اتمی هرماده به فرمول شیمیایی و ساختار کریستالی آنمربوط شده، بنابراین تراکم اتم‌ها در هر ماده مقدار ثابتی بوده، در نتیجهسرعت نور آن مقدار ثابتی است و در نهایت عدد RI در هر ماده مقدار معینیمی‌باشد، که به این ترتیب میتوان از این عدد برای شناسایی سنگ کمک گرفت. باتوجه به این‌که سرعت نور در الماس ۱۲۴۱۲۱ کیلومتر بر ثانیه است، ضریبشکست نوری الماس برابر با ۴۱۷/۲ می‌باشد.
البته این عدد یا بطورکلی تمامیضرایب شکست نوری که در جداول یا کتب برای هر سنگ یا ماده‌ای ارائه می‌گرددبرای نور زرد می‌باشد. زیرا مقدار شکست هریک از طول‌موج‌های نور مرئی درماده متفاوت بوده و برای جلوگیری از اختلاف در جواب، نور زرد را به عنواناستاندارد برای اندازه‌گیری و تعیین ضریب شکست نوری در مواد انتخابکرده‌اند.
بطورمثال RI نور قرمز در الماس ۴۰۷/۲ و RIنور بنفش در الماس۴۵۱/۲می‌باشد، و از آنجایی‌که نورهای قرمز و بنفش ابتدا و انتهای طیف نورمرئی می‌باشند، اختلاف این دو عدد که ۰۴۴/۰ می‌باشد مقدار Dispersion سنگمی‌باشد که با توجه به این مقدار الماس دارای بالاترین مقدار Dispersion در بین سنگ‌های طبیعی می‌باشد. همچنین در سنگ‌هایی که مانند الماس دارایساختار Cubic می‌باشند از آنجایی‌که فاصله یا تراکم اتم‌ها در تمامی جهاتیکسان است، نور واردشده فقط دارای یک شکست بوده که به آن Single Refraction یا SR می‌گویند، ولی در سنگ‌هایی که ساختار غیر Cubic دارند،چون فاصله و تراکم اتم‌ها در جهات مختلف بلور متفاوت می‌باشد، بنابراینبیش از یک شکست داشته که به آن Double Refraction یا DR می‌گویند.
با ورود نور از یک محیط رقیق‌تر (از نظر تراکم اتمی) به محیط غلیظ‌ترنور شکسته شده و زاویه شکست در مقایسه با زاویه تابش کوچک‌تر می‌باشد.
البته چنانچه زاویه نسبت به خط عمود فرضی کوچک باشد، اختلاف آن با شکستدرونی محسوس و زیاد نمی‌باشد، ولی با بزرگ‌ترشده زاویه تابش شکست نور نیزبیشتر شده و درنتیجه اختلاف در زوایه مذکور نیز بیشتر می‌شود و ازآنجایی‌که بزرگترین زاویه تابش بیرونی که امکان ورود به محیط دوم را داردنزدیک به ۹۰ درجه می‌باشد، بیشترین شکست را در این حالت داریم. حال چنانچهمنبع نور را درون محیط غلیظ تصور کرده و در این حالت نور از محیط علیظ بهمحیط رقیق وارد شود، چون در این حالت سرعت نور افزایش پیدا کرده بنابرایندر این حالت زاویه شکست بیرونی بزرگ‌تر شود.
بهاین ترتیب زاویه شکستبیرونی نزدیک بخ ۹۰ درجه بوده و این در حالی است که تابش درونی مربوط بهآن به مراتب کوچک‌تر از ۴۰درجه می‌باشد. پس به این ترتیب در محیط درونیامکان اافزایش زاویه تابش وجودداشته ولی ازآنجایی‌که در محیط بیرون امکانافزایش زاویه به بیش از ۹۰درجه وجود ندارد، این تابش‌های اخیر امکان خروجاز محیط غلیظ‌تر را نداشته و نور به سمت داخل منعکس می‌گردد (Total Reflection).
بنابراین آخرین شعاع نور که بیشترین شکست بیرونی (نزدیک به ۹۰درجه) رادارد یک مرز محسوب شده و در صورتی‌که زاویه تابش دورنی کوچک‌تر از آن باشدامکان خروج داشته و چنانچه بزرگ‌تر از آن باشد امکان خروج را ندارند. بهاین زوایه‌ای که این مرز را ایجاد می‌کند زاویه حد (Critical Angle) گفتهمی‌شود. مقدار زاویه حد در الماس ۵/۲۴ درجه می‌باشد.
برگشت نور واردشده به سنگ از Pavilion به سمت بالا نیز در اثر وجود همین زوایه حد می‌باشد، و فقط چنانچه عمق Pavilion ۴۳%باشد عمده نورهایواردشده به سنگ پس از رسیدن به Pavilion در بیرون زاویه حد قرار گرفته ودرنتیجه به سمت بالا منعکس می‌گردند، چنانچه عمق Pavilion کمتر از ۴۳% یابیشتر از آن باشد، به‌هرحال مقدار بیشتری از نور درون زاویه حد قرارخواهدگرفت و درنتیجه از سمت پایین سنگ خارج شده و به سمت بالا برگشتنداشته و نتیجتاً مقدار Brilliancy و Dispersion کاهش می‌یابد.
دلیل آن‌که بسیاری از Diamond Simulant ها به اندازه الماس دارای Brilliancy نمی‌باشند نیز به خاطر پایین‌بودن RI و یا بعکس بزرگ‌بودن زاویه حدشانمی‌باشد. این خاصیت باعث شده تا چنانچه الماس دارای تراش Brilliant را بهصورت Face Down برروی یک خط یا نوشته قراردهیم، این خط از طریق Pavilion قابل مشاهده نباشد، زیرا نورهای حامل تصور این خط امکان خروج از Pavilion را ندارند، این کار یک آزمایش قدیمی برای تشخیص الماس از غیره می‌باشد کهبه آن See through effect گفته می‌شود. هرچند این آزمایش برمبنای زاویه حدکاملاً صحیح می‌باشد، ولی دو شرط دارد:
۱( به شرطی این خط از طریق Pavilion مشاهده نشده که تراش Pavilion سنگمنسب بوده و با حد ایده‌آل فاصله زیادی نداشته باشد، زیرا در غیراین‌صورتهمانطور که نورهای واردشده به سنگ درون زاویه حد قرار گرفته و از Pavilion خارج شوند، دراینجا نیز به دلیل نامناسب بودن تراش Pavilion تصویر خط یانوشته درون زاویه حد قرارگرفته، از Pavilion خارج‌شده و دلیلی هم بر الماسنبودن سنگ نمی‌باشد.
۲( از طرفی سنگ‌هایی مانند Synthetic Rutile، Strontium titanate و Moissanite هم مانند الماس دارای زوایه حد کوچکی بوده و در این آزمایش خطرا نشان نمی‌دهند.
بنابراین میتوان گفت در این آزمایش چنانچه Pavilion سنگ دارای تراشمنسبی بوده و خط از طریق Pavilion مشاهده شود، این سنگ به احتمال زیادالماس نیست ولی در صورتی‌که خط یا نوشته مشاهده نشود هیچ چیزی اثبات نمی‌شود.
مقالات مشابه الماس :
شناخت الماس و درجه‌بندی الماس Daimond Grading