A törésmutató és mérési
Az első probléma meghatározásában a kő, hogy megtudja, hogy mely ásványi óta tartozik: legyen korund (rubin vagy zafír), berill (smaragd vagy kékeszöld), kvarc (ametiszt vagy citromsárga), topáz, turmalin, spinell, peridot vagy cirkon.
Az első feltételezés jellegétől kő gyakran alapján készült a színe, a fényezés és általános megjelenése, de a biztonság kedvéért a helyességét a meghatározás csak akkor lehetséges, mint a mérés eredménye az egyik vagy másik optikai vagy fizikai állandók.
Az ember természeténél fogva lusta, és nem mondasz semmit, hogy a legtöbb találmánya megjelent annak szükségességét, hogy megvédjék magukat a felesleges aggodalmakat. Úgy tűnik tehát ékszerészek, akik távol vannak a tudomány, üdvözölné egy ilyen eszköz, amely lehetővé tenné, hogy meghatározza a köveket egy egyszerű módon, gyorsan, tisztán és számítás nélkül.
Ha egyszerűen beszereli a készüléket a kő lehetett olvasni a nevét, a nyíl jelzi a kalibrált skála, egy ilyen eszköz minden bizonnyal igen népszerű. Valóban, az elmúlt évek során, azt találták fel, és a forgalomba hozott (egy viszonylag magas ár) eszközök, amelyek nagyon közel „tökéletes” eszközt. Ezek OTDR tervezték azonosítására drágakövek, egy tiszta és jól polírozott oldala a site szerint a mérése a reflexiós fény szélén egy keskeny infravörös fénysugarat. Az ilyen eszközök számos előnnyel rendelkeznek a hagyományos típusú ékszerek fraktometra hogy háromnegyed évszázada a fő eszköze a diagnózis drágakövek. De vannak komoly korlátai, amelyek leírása később ebben a fejezetben.
Tehát most egy refraktométer gemologist egyik alapvető eszközök, és ezért az alsó elveit részletesen tárgyaljuk berendezéssel és eljárásokkal való használatra, amelyek hatékonysága maximális. De először meg kell magyarázni a lényegét a jelenség a fénytörés és törésmutató és leírja az alapvető működési elvét a refraktométer.
Mi történik, ha egy fénysugár esik a felületén egy ilyen átlátszó szilárd test, mint egy értékes kő vagy üveglap? Néhány chastsveta felszínéről visszaverődő a kő, és a visszavert fény a felületet a kő szögben egyenlő a szöget, amelynél esik rajta (beesési szög). Ez az visszavert fény és meghatározza a fényes felületet a kő. A legtöbb fény azonban belép a rock, de a sűrűbb közegben mozog, sokkal lassabb ütemben, mint a levegőben.
Amikor belép fény a sűrűbb közeg, amelyben a sebesség csökken, van egy irányváltás a nyaláb beeső ferdén a felszínre, az új utat a sugár áthalad közelebb a normális, hogy a felület közötti két közeg (vagy normál, ahogy nevezik merőlegesen).
Az eltérés a fénysugár irányát, amikor belépnek egy másik közegben nevezik fénytörés. Ábra. 2.1 U fénysugár megtörik, amikor belépnek a sűrűbb közeg a felszín alatt, és kiterjed az PQ irány vagy. A szaggatott vonal mutatja az irányt a visszavert sugár.
Az a szög, ami a gerenda van hajlítva, vagy megtörik, amikor belép a kő, a kő függ fénytörés vagy törésmutató
Ábra. 2.1. A nyaláb 10 kinyúló a levegőben megtörik az üveg az irányba VAGY. NOM - „normál” (merőleges) a határoló felület. Angle i - a beesési szög, szög r - szög fénytörés. Az ábra mutatja a fénytörés a hagyományos ablaküveg (n = 1,52).
amely fordítottan arányos a fény sebessége az anyagban. Más szóval, a törésmutatója a közeg lehet meghatározni, mint a fény sebessége levegőben
osztva a fénysebesség a közeg.
A fény sebessége levegőben körülbelül 186 mérföld Ltd / sec (300 OOO km / sec); ugyanazzal a nagy sebességgel jön hozzánk a fény a Nap és a csillagok. A kvarc (hegyikristály, ametiszt) a fény sebessége csökken körülbelül 120 mérföld LLC / sec (LLC 194 km / sec), és még a gyémánt, hogy 76.860 mérföld / sec (124 LLC km / sec).
Így, gyémánt, ahol a fény sebessége, mint fentebb megjegyeztük, Ltd. 124 km / sec képest 300 000 km / sec levegőben, a törésmutatója (300 000 124 000) = 2,42, R. F. a legmagasabb összehasonlítva törésmutatókhoz drágakövek használt ékszerek, ami a csillogó, gyémánt fényét a kő.
Mint a fentiekben említettük, az egyes ásványi egy meghatározott törésmutatója, amellyel meg lehet állapítani egy refraktométerrel; listája az alábbi paraméterek táblázatban mutatjuk be. 2.1 és alkalmazások.
Azok számára, akik szeretnék, hogy legalább egy általános képet a készülék az általuk használt, az alábbiakban egy rövid leírást az alapvető elv, amely minden típusú refraktométer meghatározásához használt drágaköveket. Azonban azok, akik csak szeretnék tudni, hogyan kell használni a készüléket, de fontos, hogy elkerülje az ilyen magyarázatok megismerkedhetnek gyakorlati ajánlások
Ábra. 2.2. Az átmenet üvegből magas fénytörés (n-1,80) alatt elrendezett, a levegőbe (fent). Rays AO és OB, elérve a határ, részben megtört és menj irányokban OA és OB, részben visszaverődik, és menj irányokban OA és OB ". Rays incidens szögben meghaladja a kritikus (COM-34 „) nem mehet a levegő, mert a refraktív szög 90 ° vagy több, és ezért ezek teljesen visszaverődik a felület.
Ők kapnak a részben a következő fejezetet: „Hogyan kell használni a refraktométer.”
Ahhoz, hogy megértsük az elve a refraktométer, viszont látható. 2.2. Feltételezhető, hogy ez a szám a fénysugarak érkező sűrűbb közegben kevésbé sűrű, mondjuk az üveg a levegőben. Ebben az esetben a gerendák eltereli a normál NOM (fordított eljárás, összehasonlítva azzal az esettel tekinthető ábrán. 2.1). AO sugarat a felület és megtörik a levegőben nagyobb szögben, mint a beesési szög mentén OA;, egy kis része a fény nem jut át a levegőbe, és visszaverődik a határoló befelé esik a közepes és vonalát követi OA”, amint azt a szaggatott vonal.
Hasonlóképpen gerendát megtörik, és megy végig az RH részben tükrözi mentén OB „Ha figyelembe vesszük a sugarak alkotnak egyre nagyobb szöget zár be a normál, a NOM, akkor jön ez alkalomból, amikor a megtört sugár megy pontosan felülete mentén a OQ -. A felület két környezetben.
V. A beesési szög a fénysugár ismert, mint a kritikus szög. Minden sugarak elérte az O pont és majd egy sűrűbb közegben beesési szögek nagyobb, mint a kritikus egyet, hogy adja át a kevésbé sűrű közeg nem lehet teljesen visszaverődik a sűrű közegben. Ezek a sugarak azt mondják, hogy alávetni teljes belső visszaverődés, és a sugarak OA és OB "mennek keresztül csak részleges belső visszaverődés.
Ábra. 2.2 COM szög lehet tekinteni, mint a kritikus beesési szög; minden fény, ami lehetővé teszi, hogy a nyaláb az SB így teljesen visszaverődik mentén OS „és minden más gerenda, mint például a DO, amelynek még nagyobb beesési szöge, természetesen, szintén teljesen visszaverődik mentén OD”. Fontos megérteni, hogy a kritikus szög függ az arány törésmutatókhoz sűrűbb és kevésbé sűrű közegben. Ezért, ha megmérjük a szöget, amelynél teljes belső visszaverődés kezdődik két környezet, amelyek optikai kapcsolatban, (t. E. A kritikus szög), és ha tudjuk, hogy a törésmutatója a sűrűbb közeg
tudjuk számítani a törésmutatója a kevésbé sűrű közeg
Ez az alapelv minden refraktométer teljes visszaverődés (néha teljes OTDR), de az eszközök meghatározására drágakövek, minden számítást ügyesen kerülni. Ilyen refraktométer optikailag sűrűbb tápközeg ismert törésmutatója adják vagy polírozott félgömbök nehéz ólomüveg vagy a prizma egy 60 ° -os szög csúcsán, készült ugyanabból az anyagból. Minden esetben, a sík felső felülete egy működő „asztali” egység. Ha a sík polírozott felülete minden követ, amelynek törésmutatója kisebb, mint a törésmutatója egy félgömb, van optikai kapcsolatban említett táblázat, sugarak áthaladó üveget a kő megtört ott, és ki a levegőbe, amikor esik a felületet a kő szögben a kritikus érték alá. Ezek azonban teljesen visszaverődik a kő felszínén, ha esik meghaladó szögben a kritikus.
Itt hasznos jelek „egy időben, mert zavaros az olvasóknak. Ez az a kritikus szög a szikla, amelyek mellett teszteltük ezeket fénysugarakat, amelyek érkező levegő kő és megtörik, így egy szög 90 ° a normális (merőleges vonal a fénytörő felülete). Más szóval, a megtört sugár a fénytörési közepes egyszerűen csúszik a felület között a két közeg. Rays incidens belső felületén a kő meghaladó szögben a kritikus szög nem mehet ki, és részt teljes belső visszaverődés, azaz a. E. tükröződnek vissza a kő. Itt a kő sűrűbb közeg, és minél több a törésmutatója a kő, annál kisebb a kritikus szög.
Abban az esetben, refraktométer elv pontosan ugyanaz, de itt az üveg prizmák a refraktométer sűrűbb közeg, és a kő - kevésbé sűrű közegben. Így, ebben az esetben a magasabb törésmutatója a kő, annál a kritikus szög a kő és üveg eszköz. v / visszavert fénysugarak a felületet a kő, teljesen vagy részben vetített lencserendszer, hogy egy átlátszó skála, amely látható a szemlencsén keresztül. Része a skála alá teljesen visszavert sugarak, úgy néz ki, fényesen világít, míg a többi a skála elsötétedik. A skála van kalibrálva, a gyártó által közvetlenül a törésmutató értékeket, úgy, hogy a törésmutatója egy teszt követ egyszerűen olvasható a állapota az árnyék szélét (a határ a teljes belső visszaverődés) a skálán.
Refraktométerek alapján teljes belső visszaverődés, használjuk a második felében a múlt században, de sokkal kényelmesebb és olcsóbb készülék meghatározására drágaköveket tervezte Herbert Smith csak 1907-ben jelent meg a közelmúltban nagyon kompakt refraktométer Reiner (ábra. 2.3a) van helyette félgömb alakú prizma csonka csúcsa, ólomból üveg, de a működési elve az eszköz ugyanaz marad. Kezdetben prizma alkalmazása volt köszönhető, hogy képes használni ásványok izotróp üveg helyett. Speciális változatai refraktométer, Anderson és Payne konstruált volt prizma szintetikus spinell, sphalerite és gyémánt. Ezek az eszközök a szabványos voltak bizonyos előnyei, de ugyanakkor bizonyos korlátozások. A refraktométer Reiner határok bővíteni 1,30-1,86. A spinell refraktométer rövidített tartományban mérhető törésmutató (1,30-1,68) lehetővé teszi a használatát több nyújtott skála, míg a gyémánt refraktométer magas felső határa mért értékek (1,55-2,05) megköveteli, hogy tartsa körű alkalmazása mozgatható szemlencsét. Jelenleg eszközök felhasználásával prizmák köbös cirkónium-oxid, és egy sor, mért törésmutatója 1,40-2,10.
Elterjedt refraktométer gyártott számos más országban. Azok pontosan ugyanazt az elvet, mint a brit berendezések leírását, amelyet ebben a fejezetben, hanem azért, mert velük egyformán érvényesek itt leírt ajánlásokat.
Refraktométer "Dayeldeks" (Dialdex).
1972-ben, a cég „Reiner” kiadott egy teljesen új típusú refraktométer (ábra. 2.3 jobbra), bár ez működik ugyanaz az elv, mint az összes korábbi
Ábra 2.3. Reynerovskie refraktométer: standard (balra), írja be a "Dayeldeks" (jobbra).
Alkalmas modell. Ahelyett, hogy egy skála, mint a standard refraktométer, a megfigyelő, forgalomba kapcsolati folyadék csepp és tesztelje a kő a műszer asztal és lát egy üres képernyő, osztva a világos és sötét részek és jellegétől függően a kő határ lehet a köztük szimpla vagy dupla, és annak helyzetben a képernyőn úgy definiáljuk, mint a szokásos, egy vagy több törésmutatójú kő. Elfordításával dob manométer a jobb oldalon a készülék, a látómező mozog fekete szalag alakú mutató, amely kombinálható bármilyen szélén az árnyékban. A megfelelő törésmutató ezután nagyon könnyen leolvasható a dob - innen a név készüléket (Dialdex - azimut kör). Összehasonlítva a korábbi modellek refraktométer Rayner ez a készülék lehetővé teszi, hogy a pontosság egy vagy két egység a harmadik után a tizedes jel. További előny, annál kisebb a szórás, az új ablak, ahonnan a prizma készül, amely éles határ a teljes belső reflexió fehér fénnyel megvilágítva, és a használata sötét sárga szűrővel együtt egy intenzív fényforrás árnyékolás a határ lesz olyan éles, hogy nincs szükség nátrium lámpa (cm. alább).
A gyártók már alkalmazzák az egyedülálló tulajdonságait izotrop utánzás gyémánt, amelynek nagy törésmutatójú, használja őket, mint egy anyag gyártásához a prizma refraktométer helyett a lágy ólomüveg. Refraktométer, az úgynevezett „ER 602 Riplus” ( „E11 602 Riplus”) készül egy kereskedelmi alapon A.Kryussa Hamburgban. Prism ez a készülék készült stroncium-titanát (törésmutató a hétköznapi ray 2.418); így a társított problémák általában használt folyadékkal való érintkezés, kiküszöbölhetők segítségével olvadék nagy törésmutatójú folyadék, amely biztosítja az elektromos fűtés a prizma. Ez a készülék lehetővé teszi, hogy mérjük a törésmutató tartományban 1,75-2,21 (ábra. 2.16).
Egy másik lépésben a fejlesztés az ilyen eszközök használata a nyolcvanas évek elején a termelés cirkónia prizma (n
= 2.17). Ezekben az eszközökben, miután beépített energia optimálisan választott fény (sárga fénykibocsátó diódák vagy fehér fényt), a kontakt használatos folyékony közeg nagy törésmutatójú az értékek 1,80, 1,90, 2,00 és 2,11. törésmutatója mérési tartomány 1,40-2,10. Ez az eszköz által kifejlesztett kaliforniai „BS & T Elektromos optikel rendszer” (ST Elektro-optikai rendszerek), azonban most refraktométer prizma köbös cirkónium-oxid más gyártók.
Refraktométer, amelyek használata prizmák stroncium-titanát, van egy szélesebb körű mérési törésmutatókhoz, de a gyenge pont egy kis keménységű (5.5) a prizma, amely előírja, nagyon gondos kezelést (kezelés) használatával olvadék. Nagy keménység (8,5) a prizmák harmadfokú cirkónium-oxid valószínűleg több mint kompenzálja a valamivel alacsonyabb felső határa mérés ilyen eszközök.
A legtöbb gemologists azonban azt találjuk, hogy a funkciók a szabvány lehetővé teszi refraktométer mérésére törésmutatójú értékig 1,81, elegendő lesz, hogy meghatározza a köveket a legtöbb esetben.