Podwójne załamanie światła – dychroskop

Podczas gdy ciała bezpostaciowe (szkło) i ciała należące do układu regularnego, jak diament, granat, spinel itd., załamują światło pojedynczo, wszystkie inne minerały krystaliczne powodują rozszczepienie przechodzącego przez nie promienia światła na dwie części, czyli załamują światło podwójnie. Zjawisko to nazywane jest podwójnym załamaniem światła. W celu ustalenia, czy minerał załamuje światło pojedynczo, czy podwójnie, posłużyć się można bardzo prymitywną metodą polegającą na tym, że przez badany kamień ogląda się palącą się równomiernym płomieniem świecę. Na ściankach kamienia pojedynczo załamującego światło płomień świecy odbija się pojedynczo, natomiast na kamieniu podwójnie załamującym światło widzi się podwójny płomień świecy. Gdy badany kamień jest silnie dwójłomny, podwójny obraz świecy występuje wyraźnie; przy słabej dwójłomności podwójne kontury obrazu tylko z trudem dają się odróżnić.

W każdym podwójnie załamującym krysztale w jednym lub w dwóch kierunkach istnieje załamanie światła pojedyncze; kierunki te noszą nazwę osi optycznych, a same kryształy są jedno- lub dwuosiowe. W celu określenia, jak rozchodzi się światło w kryształach jednoosiowych, podaje się dwa współczynniki załamania światła, największego i najmniejszego — ω (omega) i ε (epsilon). Dla ciał dwuosiowych podaje się trzy główne współczynniki załamania: α (alfa), β (beta) i γ (gamma).

Kryształy dwójłomne barwne w świetle przechodzącym wykazują zwykle nie jedną barwę, lecz barwy różne, zależnie od kierunku. Minerały jednoosiowe we wszystkich prostopadłych do osi głównej kierunkach mają barwę jednakową, lecz odmienną od tej, którą widzi się w kierunku równoległym do osi głównej. Minerały te są zatem dwubarwne. Ciała optyczne dwuosiowe w trzech prostopadłych kierunkach przepuszczają trzy rozmaite rodzaje światła barwnego, są zatem trójbarwne.

Do oznaczania różnobarwności, czyli tzw. pleochroizmu, używa się przyrządu zwanego dychroskopem.

Używany w jubilerstwie bardzo praktyczny dychroskop kieszonkowy. Przyrząd ten, zwany również lupą Haidingera, składa się z rury metalowej, wewnątrz której znajduje się wydłużony romboedrycznie kalcyt; z jednej strony rurka zamknięta jest słabą soczewką, a z drugiej — płytką mosiężną z wyciętym w środku otworem w kształcie kwadratu.

Patrząc przez dychroskop np. w stronę nieba, można zobaczyć podwójny obraz wyciętego w płytce kwadratu. Jeżeli przed otworem dychroskopu umieści się kryształ pojedynczo załamujący światło, obydwa obrazy wykazują tę samą barwę; gdy natomiast przed otworem umieści się kryształ podwójnie załamujący, wtedy można stwierdzić, że obydwa obrazy są różnie zabarwione. Za pomocą prostego urządzenia można badany kryształ obracać przed otworkiem dychroskopu; jeżeli obrazy wykazują barwę jednakową tylko w jednym kierunku, a we wszystkich innych kierunkach wykazują barwy różne, stwierdza się, że badany kamień jest jednoosiowy i należy do układu tetragonalnego lub heksagonalnego.

Jak widać z powyższego, zbadanie pleochroizmu daje jeszcze jedną łatwą i dogodną metodę; umożliwiającą identyfikację kamieni szlachetnych.