نور، رنگ و شفافیت در کانی‌ها

هر گاه جسمی دارای رنگ‌های مختلفی باشد، ضریب شکست برای هر یک از رنگ‌های طیفی آن با طول موج‌های مختلف آن متفاوت و منحصر به فرد است. چنین خاصیتی را در بحث فیزیک نور، پراکندگی می‌گویند. در میان گوهرها، بیشترین مقدار پراکندگی را الماس ‌داراست که در حدود ۰۴۴/۰ می‌باشد و پس از آن کانی زیرکن است که پراکندگی آن نزدیک به الماس بوده و در حدود ۰۳۸/۰ می‌باشد. ضعیف‌ترین ‌حالت پراکندگی نور مربوط به کانی فلوئوریت (۰۰۷/۰) است.

انعکاس و شکست

هر گاه پرتوهای نوری از محیطی به محیط دیگر وارد شوند به دلیل تغییر جنس دو محیط، پرتوهای نوری منعکس شده یا می‌شکنند و یا اینکه در حالتی خاص بدون شکست از محیط دوم می‌گذرند. معمولا هیچ‌گاه پرتو نور، منحصراً منعکس و یا شکسته نمی‌شود یعنی وقتی پرتو نوری وارد بلوری می‌شود حالت‌های متفاوتی پیش می‌آید به این ترتیب که تعدادی از این پرتوها از سطح بلور منعکس شده و خاصیت جلا و رنگ بلور را نشان می‌دهند و بخشی دیگر از پرتوها وارد بلور شده و در همین هنگام جهت پرتوها تغییر می‌کند که اصطلاحا به آن شکست نور می‌گویند.

همانطور که در فیزیک نور بیان شده است، زاویه تابش پرتوها (α) با زاویه باز تابش آنها (β) برابر است به عبارت دیگر هر پرتوی تابش نسبت به خط عمود بر سطح دو محیط، دارای زاویه‌ای مشخص (α) است و مقداری از آن که منعکس می‌شود تحت همان زاویه (β) ولی به صورتی انعکاس می‌یابند که خط عمود بر سطح دو محیط نیمساز زاویه xoy باشد (شکل ۵). جلا و شفافیت یک بلور و یا یک گوهر به عواملی چون مقدار نوع تابش، مقدار نوع بازتابش، کیفیت تراش و صیقل دادن سطح بلور بستگی دارد. جلا و یا شفافیت با مقدار درصد نور منعکس شده نسبت به کل نور تابیده شده برابر است.

شفافیت

شفافیت نیز همچون رنگ، از فاکتورهای مهم در زیبایی گوهرهاست و چنانچه شفافیت با خالص بودن گوهر توأم باشد، ارزش بالاتری به خود می‌گیرد و این امر را تنها می‌توان در مورد سنگ‌هایی که به طور واحد، رشد و نمو کرده‌اند ‌انتظار داشت. به عبارت دیگر وجود ناخالصی‌ها ضمن کاهش شفافیت کانی، ارزش آن را نیز کم می‌کند. شفافیت یا قابلیت دید یک کانی یا کریستال می‌تواند تحت تأثیر جذب قوی نور قرار بگیرد که فقط اندکی از نور تابیده شده را از خود عبور می‌دهد. در این موارد، انتخاب مناسب ضخامت و جهت تراش مطرح می‌شود. در کلیه سنگ‌هایی که به صورت کریستال واحد نیستند بلکه به طور طبیعی به صورت آگرگات‌های رشته‌ای، دانه‌ای و غیره می‌باشند، نمی‌توان شفافیت کاملی را انتظار داشت مثل کالسدون و مالاکیت. در این موارد، کاهش شفافیت به دلیل شکست و انعکاس نور در مرز یکایک رشته‌ها و دانه‌ها بوده و به تدریج در مسیر راه خود از بین می‌رود.

پدیده‌های ویژه نور و رنگ

همانطور که می‌دانیم جلای یک گوهر به توانایی و قابلیت انعکاس نور بستگی دارد و تابع ضرایب شکست نور و خاصیت جذب نور توسط گوهر می‌باشد. همچنین بزرگی زاویه تابش نیز بر جلای کانی مؤثر است. در گوهرها همه نوع جلا (الماسی، صمغی، شیشه‌ای، چرب، مرواریدی، ابریشمی و غیره) دیده نمی‌شود بلکه غالبا دو نوع جلای شیشه‌ای و الماسی، بیشتر مشاهده شده و به ندرت انواع دیگر ظهور می‌کند. در این خصوص، فرم تراش کانی نیز بر جلا و شفافیت آن اثر می‌گذارد. به عنوان مثال در الماس، بیشتر از فرم بریلیانت (Brilliant form) استفاده می‌شود.

لازم به توضیح است که جلای سطح در ارتباط با ظهور پدیده‌های رنگی بر روی سطوح معینی از بلور می‌باشد که به صورت موازی نسبت به پدیده‌های رنگی تراشیده شده باشد و رنگ‌های ایجاد شده غالبا با رنگ اصلی سنگ هیچ‌گونه ارتباطی ندارند. این موارد به نحوی اثرات انعکاس و پدیده‌های تداخلی نور بر روی یک قشر نازک می‌باشد.

ایریدیستس (Iridescence): این پدیده را به صورت بسیار زیبایی در درزهای داخلی یک سنگ می‌توان مشاهده نمود و چنانچه درز یا شیار از قشر نازکی از هوا پر شده باشد آن را به صورت صفحه‌ای رنگارنگ خواهیم دید. چنین رنگ‌هایی که به این طریق ایجاد می‌شوند به رنگ‌های نیوتنی مشهورند مانند رنگ‌های ایجاد شده در یک قشر نازک روغنی بر روی سطح آب یا رنگ‌های الوان حباب صابون در آب. از پدیده فوق در علوم مختلف، استفاده‌های نسبتا فراوانی می‌شود. به عنوان مثال در علم گوهرشناسی با حرارت دادن زیاد و سپس سرد نمودن در کوهی (کوارتز)، شیارهایی را می‌توان به وجود آورد (بر اساس اصل انبساط و انقباض) که سبب ایجاد رنگ‌های قوس و قزحی می‌گردد.

اپالیزاسیون (Opalization): عبارت است از بازی رنگ قوس و قزحي لکه‌ای در کانی اپال. این پدیده توسط طیف و یا تداخل نور بر روی یک قشر نازک به وجود می‌آید. یک اپال خوب (از نظر کریستالوگرافی) که خاصیت اپالیسنس دارد از قشرهای نازک سیلیس و آب (مجموعاً گل سیلیس) ساخته شده است و بسته به ضخامت این قشرها، رنگ‌های گوناگون و یا حالت قوس و قزحی کامل و نیز رنگ غالب یک طیف ایجاد می‌شود. عمل اپالیسنس (Opalescence) را نباید با اپالیزاسیون اشتباه گرفت. عمل اپاليسنس به صورت نقش رنگ‌های الوان نخواهد بود بلکه به صورت رنگ شیری و یا مرواریدی خصوصا در اپال‌های معمولی دیده می‌شود و در بعضی از اپال‌های اصیل و شفاف نیز می‌توان این پدیده را مشاهده کرد. این عمل یک پدیده عمومی است که نه تنها در اپال بلکه در سایر مواد نیز ظاهر می‌شود یعنی در آنها مواد ظریف به صورت پخش شده وجود دارد و در مواد دیگر، به صورت شناور است.

آدولاریزاسیون: به پدیده نوری موجی سنگ ماه (Moon stone) گفته می‌شود که به طور کلی دارای یک رنگ آبی شفاف یا گاهی خاکستری و یا کمی سفید مایل به زرد می‌باشد. سنگ‌هایی که توسط جواهر تراشان به صورت بادام تراش داده می‌شود، در روی سطح آنها حرکتی آهسته از پدیده‌های نوری دیده می‌شود که در موقع حرکت دادن سنگ، به طرف مقابل حرکت ایجاد می‌گردد. در سال‌های اخیر در کشور هندوستان سنگ ماه با پدیده‌های نوری سبز و قهوه‌ای به بازار عرضه شده است.

لازم به تذکر است که سنگ ماه، یک فلدسپات پتاسیک به نام آدولار می‌باشد که در آن یک سطح کریستالوگرافی به نام سطح محدب، این اثرات را نشان می‌دهد. سنگ ماه در هنگام تشکیل، ماده مذاب و مخلوط از فلدسپات‌های پتاسیک و سدیک بوده که در هنگام سرد شدن، جدا سازی بین دو نوع فلدسپات به شکلی عمل کرده که تیغه‌های فلدسپات سدیک در جهت‌یابی با سطح مورب ایجاد شده است و ساختمان پرتیتی (Prethite) که در آن نوار سطحی به وجود می‌آید، ایجاد می‌شود و هر اندازه که ساختمان پرتیتی ظریف‌تر ‌باشد به همان نسبت رنگ آبی زیباتر می‌شود. در بعضی از فلدسپات‌های پتاسیک و کلسیک به خصوص در لابرادوریت، عمل لابرادوریزاسیون ایجاد می‌گردد.

آوان توریزاسیون (Avanturization): عبارتست از ظاهر شدن انعكاس‌های نوری که جلای فلزی شادی که غالبا همراه با رنگ قرمز و به ندرت سبز و آبی، بر روی یک صفحه سفید تک رنگ یا بی‌رنگ می‌باشد، ایجاد می‌کند. در چنین فلدسپات‌هایی (آوان تورینی) که سنگ آفتابی نیز گفته می‌شود، ورقه‌های هماتیتی با رنگ قرمز (به دلیل اکسید آهن) باعث ایجاد نوارهای قرمز در داخل قطعات بلور می‌گردند. در کوارتز آوان تورینی، پوسته‌ها یا شوره‌های به رنگ قرمز قهوه‌ای میکا با انباشته شدن ذرات ریز هیدروکسید آهن سبب ایجاد چنین پدیده‌ای در کوارتز می‌شوند. در کوارتز آوان تورینی سبز، مولکول‌های کوچک و سبز رنگ میکای کروم‌دار باعث رنگ سبز آن می‌گردد. شیشه آوان تورینی مصنوعی، توسط اثرات رسوب بلورهای بسیار کوچک مس(Cu)  تولید می‌گردند.