Chiết suất đẳng hướng – Singly Refractive

Chiết suất của một loại đá quý hoặc bán quý là thuộc tính cơ bản để xác định loại đá đó.

Chiết suất hoặc chiết quang hoặc khúc xạ của một loại khoáng chất là đại lượng vật lý biểu thị tỷ số giữa tốc độ ánh sáng trong chân không và tốc độ pha của bức xạ điện từ trong vật liệu. Tốc độ pha của một đoàn sóng là tốc độ di chuyển của đỉnh sóng; cũng là tốc độ di chuyển của pha của đoàn sóng. Tốc độ này đối nghịch với tốc độ nhóm là tốc độ di chuyển của biên độ đoàn sóng. Tốc độ nhóm thể hiện tốc độ di chuyển của năng lượng mang theo bởi đoàn sóng vật lý. Tốc độ nhóm luôn nhỏ hơn tốc độ ánh sáng trong chân không, như các thí nghiệm đã cho thấy; còn tốc độ pha có thể lớn hơn tốc độ ánh sáng trong chân không.

Theo Snell, chiết suất có thể được tính bằng tỉ số giữa sin của góc tới và sin của góc khúc xạ, biểu hiện mức độ gãy khúc của tia sáng (hay bức xạ điện từ nói chung) khi chuyển từ một môi trường vật chất này sang một môi trường vật chất khác.

Khi ánh sáng truyền từ môi trường này sang môi trường khác, các tia sáng bị khúc xạ hay bị bẻ cong một góc. Đó là lý do tại sao một cọng rơm trong một ly nước dường như được uốn cong hoặc gãy – là bởi ánh sáng đi trong nước chậm hơn trong không khí.

Đá spinel có cấu trúc tinh thể hình khối

Ngọc mắt mèo amorphous có cấu trúc vô định hình

Mỗi loại vật chất có chỉ số khúc xạ (chiết suất) của riêng mình, và thực tế này điều rất hữu ích để làm cơ sở xác định đá quý, đá bán quý. Chiết suất của một vật liệu cụ thể, chỉ đơn giản là được là tỷ số tốc độ ánh sáng trong chân không chia cho tốc độ của ánh sáng đi qua nó. Đối với nước, chỉ số khúc xạ (hoặc RI) là 1.33. Đối với kim cương, RI trong khoảng 2,417-2,419.

Một số loại đá quý có chiết suất là đẳng hướng (khúc xạ đơn) là bởi chúng có một chỉ số khúc xạ duy nhất. Nhưng thực tế hầu hết các loại đá bán quý đều có chiết suất kép (tính chất không đẳng hướng) tức là chúng có hai chiết suất khác nhau. Khi một chùm tia sáng đi vào một loại đá có chiết suất kép, nó được chia thành hai chùm, mỗi chùm đi với tốc độ khác nhau và đường đi khác nhau xuyên qua cấu trúc tinh thể. Chỉ số lưỡng chiết là một phép đo sự khác biệt giữa hai chỉ số khúc xạ của loại đá có chiết suất kép và chỉ số này dao động từ mức thấp là 0,003 đến mức cao là 0,287.

Rất ít đá quý có chiết suất đơn. Những loại nổi tiếng nhất mà chúng ta đá biết là kim cương (diamond), hồng ngọc (garnet), spinel. Nhiều người cho rằng chỉ những loại đá quý này có chiết suất đẳng hướng, nhưng thực tế danh sách các loại đá có chiết suất đơn dài hơn một chút và chúng được sắp xếp, phân loại như sau:

Các loại đá có cấu trúc tinh thể hình khối

Cấu trúc tinh thể hình khối có đặc trưng là đối xứng và có ba trục cân bằng và vuông góc. Do đó chúng khúc xạ ánh sáng theo mọi hướng với cùng một vận tốc. Cấu trúc tinh thể hình khối không chỉ có ở kim cương (diamond), hồng ngọc (garnet), spinel mà bao gồm cả các loại đá thuộc họ fluorit, boleite, ngọc lưu ly, sodalite, hackmanite và pyrit. Thậm chí vàng và bạc cũng có cấu trúc tinh thể khối.

Các loại đá có cấu trúc vô định hình

Tất cả những loại đá vô định hình – không có cấu trúc tinh thể là những loại đá có chiết suất đẳng hướng. Có một số nhóm đá không có cấu trúc tinh thể như: ngọc mắt mèo (Opal), thủy tinh tự nhiên, và đá quý hữu cơ.

Tất cả các thành viên của họ đá Opal (Ngọc mắt mèo) – Opal thông thường, Opal bán quý, opal lửa và opal tảng – được tạo thành từ dioxide silicon ngậm nước, một loại keo kết thạch cứng. Opal chứa một lượng nước đáng kể, thường là từ 3 đến 10%.

Hổ phách tự nhiên có cấu trúc vô định hình – chiết quang đơn

 

Thủy tinh tự nhiên đá vỏ chai có cấu trúc vô định hình – chiết quang đơn

Thủy tinh tự nhiên bao gồm đá vỏ chai (obsidian) và moldavite. Chúng có cấu trúc vô định hình bởi vì chúng được hình thành trong điều kiện bị làm lạnh nhanh, khiến không thể hình thành được cấu trúc tinh thể.

Đá quý hữu cơ bao gồm hổ phách, hổ phách đen (jet), ngà voi, ngọc trai và xà cừ hóa thạch (ammolite). Hổ phách và hổ phách đen có nguồn gốc từ thực vật, trong khi ngà voi, ngọc trai và xà cừ hóa thạch (ammolite) có nguồn gốc động vật. Một số đá quý xuất hiện sau sự tồn tại của động thực vật như san hô hóa thạch hay gỗ hóa thạch. Thực sự chúng là sự kết tinh từ vật liệu hữu cơ ban đầu đã bị thay thế bằng ngọc thạch anh (jasper) hoặc đá mã não (chalcedony) theo thời gian.

Tìm kiếm

Mới Cập Nhật