Плеохроизм: почему цвет меняется при повороте

Здесь собраны все девять примеров: оттенки, условия наблюдения, огранка и ограничения. Пары цветов относятся к указанным разновидностям; необычные исследованные образцы отмечены отдельно.

Плеохроизм и ювелирные решения

Камень	Пары и тройки цветов	Сила и условия	Ориентация и огранка	Ювелирное применение	Ограничения	Материалы
Зелёный турмалинУчебная иллюстрация.Одноосный; дихроизм	Пары и тройки цветовУ многих зелёных образцов: светлее поперёк кристалла, значительно темнее вдоль, вплоть до почти чёрного. Другие цветовые разновидности имеют другие пары.	Сила и условияЧасто сильный; слишком тёмный образец может почти не пропускать свет вдоль оси c.	Ориентация и огранкаДля тёмного сырья часто выбирают площадку параллельно длине кристалла; для светлого возможна противоположная ориентация. Проверяют и отражённый свет.	Ювелирное применениеОгранённые вставки; вытянутые формы часто экономят сырьё. Для пары серёг сравнивают также оттенок при одинаковом наклоне.	Ограничения7–7,5 Мооса; вязкость умеренная (fair). Опасны удары и термошок. Зелёно-розовые зоны «арбузного» турмалина — другая причина многоцветности.	МатериалыTourmaline Quality Factors; Tourmaline Care and Cleaning Guide
Танзанит — сине-фиолетовый цоизитУчебная иллюстрация.Двуосный; потенциально трихроичный	Пары и тройки цветовВ раннем описании: красно-фиолетовый, глубокий синий, жёлто-зелёный. После обычного нагрева третья жёлто-зелёная/буроватая компонента ослабевает; преобладают синий и фиолетовый.	Сила и условияОбычно выраженный. Не следует ждать трёх равноярких цветов у каждого готового камня.	Ориентация и огранкаСиняя ориентация нередко требует большей потери массы, чем фиолетовая. Решение принимают по конкретному сырью и виду лицом вверх.	Ювелирное применениеКольца с защитой, серьги, подвески. При повороте проявляется соотношение синего и фиолетового.	Ограничения6–7 Мооса; вязкость от умеренной до низкой; есть спайность. Беречь от сильных ударов и температурных скачков.	МатериалыTanzanite Description; Tanzanite Quality Factors; Tanzanite Care and Cleaning Guide
Иолит — кордиеритУчебная иллюстрация.Двуосный; трихроизм	Пары и тройки цветовУ голубоватых иолитов: бесцветный–жёлтый, сине-серый, тёмно-фиолетовый. У фиолетовых: светло-фиолетовый, тёмно-фиолетовый, жёлто-коричневый.	Сила и условияЧасто хорошо виден глазом. Палитра зависит от исходного цвета, а не только от названия минерала.	Ориентация и огранкаИщут привлекательный сине-фиолетовый вид лицом вверх и проверяют, не становится ли вставка слишком бледной или бурой при наклоне.	Ювелирное применениеГранёные вставки и кабошоны; цвет нужно оценить в положении предполагаемой закрепки.	Ограничения7–7,5 Мооса; заметная спайность в одном направлении, вязкость умеренная. Особенно важна защита в кольце.	МатериалыIolite Description; A Journey into the Blues of Iolite from Tamil Nadu
Андалузит — зеленовато-розовые образцыУчебная иллюстрация.Двуосный; трихроизм может проявляться как отчётливая пара	Пары и тройки цветовВ исследованной бразильской партии: коричневато-розовый и желтовато- или коричневато-зелёный. Это палитра исследованных образцов, не единая формула для всех андалузитов.	Сила и условияУ подходящих прозрачных образцов сильный; оба оттенка могут участвовать в виде лицом вверх.	Ориентация и огранкаОгранщик может раскрыть сочетание тёплых и зелёных оттенков. Сначала отделяют направление цвета от реальной зональности.	Ювелирное применениеХарактерные многоцветные вставки для авторского украшения; выбирать по живому камню, поворачивая его.	ОграниченияВозможны включения, трещины и спайность; оценивают конкретное сырьё. Зональные зелёные/розовые участки встречаются одновременно с плеохроизмом.	МатериалыGem-Quality Andalusite from Brazil — Shyamala Fernandes, Gagan Choudhary
Синий сапфир — корундУчебная иллюстрация.Одноосный; дихроизм	Пары и тройки цветовЧастая пара — зеленовато-синий и фиолетово-синий. Она не описывает жёлтые, розовые или бесцветные сапфиры.	Сила и условияЗависит от насыщенности и направления; при одной ориентации прибор может показывать одинаковые поля.	Ориентация и огранкаОбычно стремятся вывести желательный синий оттенок лицом вверх; учитывают расположение цветовой зоны и выход массы.	Ювелирное применениеКольца, серьги и другие часто носимые украшения. Пару подбирают по совпадению цвета и при небольших наклонах.	Ограничения9 Мооса; высокая вязкость; спайности нет. Трещины и заполнения меняют требования к уходу. Плеохроизм не доказывает природность.	МатериалыSapphire Quality Factors; Sapphire Care and Cleaning Guide
Рубин — корундУчебная иллюстрация.Одноосный; дихроизм	Пары и тройки цветовТипично красный–пурпурно-красный в одном направлении и оранжево-красный в другом.	Сила и условияКонтраст меняется от образца к образцу; это не обязательная смена красного на совершенно иной цвет.	Ориентация и огранкаВыбирают ориентацию с желательным красным; экономия дорогого сырья может ограничивать выбор. Слишком плоский павильон создаёт окно.	Ювелирное применениеКольца и другие украшения; цвет проверяют в той ориентации, в которой будет видна корона.	Ограничения9 Мооса; высокая вязкость; спайности нет. У заполненных трещин отдельные риски; цветовые компоненты встречаются и в синтетическом корунде.	МатериалыRuby Quality Factors; Sapphire Care and Cleaning Guide
Александрит — хризобериллУчебная иллюстрация.Двуосный; трихроизм	Пары и тройки цветовТипичные плеохроичные цвета: зелёный, оранжевый, пурпурно-красный. Их наблюдают по направлениям, сохраняя источник света.	Сила и условияМожет быть сильным. Знаменитый переход от зеленоватого к красноватому при смене лампы исследуют отдельно.	Ориентация и огранкаНужно согласовать вид лицом вверх, поворот и изменение цвета при разных источниках; одного удачного ракурса недостаточно.	Ювелирное применениеКольца и другие ювелирные вставки. Полезно отдельно сравнить два освещения и несколько направлений.	Ограничения8,5 Мооса; высокая вязкость; спайности нет. Смена цвета не тождественна плеохроизму; возможные заполнения трещин требуют отдельного ухода.	МатериалыAlexandrite Description; Alexandrite Care and Cleaning Guide
Кунцит — розово-фиолетовый сподуменКунцит № 34162 · 17,09 карата.Двуосный; не обязательно три различимых цвета	Пары и тройки цветовСамый насыщенный розово-фиолетовый цвет обычно виден вдоль кристалла. Для образца GIA 34162 зафиксирована пара «красновато-пурпурный / бесцветный».	Сила и условияОсобенно заметен у насыщенного сырья. Зафиксированная пара относится к названному образцу.	Ориентация и огранкаОриентацию для усиления цвета согласуют с двумя направлениями совершенной спайности; глубокая огранка может усилить цвет.	Ювелирное применениеПодвески, броши, защищённые вставки; цвет сочетают с требованиями к закрепке.	Ограничения6,5–7 Мооса; низкая вязкость; две совершенные спайности. Длительный яркий свет и тепло могут ослабить цвет — это не обратимый поворотный эффект.	МатериалыKunzite Description; GIA Gem Database: Spodumene–Kunzite 34162; Kunzite Care and Cleaning
Аквамарин — берилл; необычно сильный примерИсследованный аквамарин · 4,49 карата.Одноосный; дихроизм	Пары и тройки цветовВ публикации GIA: глубокий синий и бледный голубовато-зелёный у конкретного серовато-голубого аквамарина.	Сила и условияВ статье специально отмечен необычно сильный контраст. Нельзя переносить его на любой аквамарин.	Ориентация и огранкаДля конкретного сырья сравнивают насыщенность по направлениям; впечатление от тёмного луча не равно цвету всей вставки.	Ювелирное применениеЮвелирные вставки с индивидуальным подбором цвета и огранки.	Ограничения7,5–8 Мооса; защищать от царапин и сильных ударов. Сильный синий цвет сам по себе не различает аквамарин и Maxixe-тип берилла.	МатериалыAquamarine with Unusually Strong Dichroism — Gagan Choudhary; Aquamarine Care and Cleaning Guide

Для тех, кому интересно объяснение через направления колебаний света, оси кристалла и приборные наблюдения.

Цвет прозрачного камня рождается из света, который дошёл до глаза после избирательного поглощения. В анизотропном кристалле оптические свойства зависят от направления. Для заданного направления распространения, вне специальных оптических направлений, свет можно рассматривать как две разрешённые поляризованные компоненты. Их колебания ориентированы по-разному относительно структуры; поглощение разных участков спектра тоже может различаться. Поэтому на выходе компоненты имеют разные цвета или разную насыщенность одного цвета.

Направление, куда идёт свет, и направление его колебаний — разные вещи. В учебном случае наблюдения вдоль главного оптического направления Z двуосного кристалла сравнивают компоненты X и Y; вдоль X — Y и Z; вдоль Y — X и Z. Три главных направления колебаний не означают три одновременно идущих к глазу независимых цветных луча. Без прибора глаз воспринимает их общий результат.

Дихроизм означает два главных плеохроичных цвета: такую возможность имеют одноосные камни, например корунд и турмалин. Трихроизм связан с тремя главными направлениями в двуосных материалах, в том числе иолите, цоизите и хризоберилле. Это возможность, а не обещание трёх хорошо различимых цветов у любого образца. Бледная окраска, слабое различие спектров, выбранный ракурс или обработка способны сделать различие малозаметным.

Дихроскоп позволяет сравнить две взаимно перпендикулярные поляризации одновременно. В кальцитовом приборе двупреломляющий кальцит создаёт два изображения входного отверстия. В поляризационном варианте два поля снабжены фильтрами с взаимно перпендикулярными направлениями пропускания. Это два исполнения одного принципа наблюдения, а не два названия для смены освещения.

Камень рассматривают на проходящем белом свете, постепенно поворачивая прибор и сам образец. Сравнивают оттенки одного просвечиваемого участка, чтобы две разные цветовые зоны не стали ложным результатом. Проверка в одном положении недостаточна. В одноосном кристалле прямой взгляд вдоль оптической оси c не разделяет два плеохроичных цвета; наибольшее различие ищут поперёк неё. Слишком тёмный участок может не дать полезного изображения; сильно поляризованный источник способен исказить сравнение. Поэтому важно обеспечить свет обоим полям и повторить наблюдение в нескольких направлениях. Сам по себе плеохроизм не устанавливает ни месторождение, ни отсутствие обработки, ни природное происхождение.

Ричард Хьюз в статье GIA «Pleochroism in Faceted Gems» (2014) рассматривает именно огранённые камни. Внутренние отражения меняют направление пути света. Даже если через площадку дихроскоп не разделяет два цвета, разные участки короны могут возвращать свет с различной историей прохождения внутри камня. Для этого необязательно менять положение камня целиком. Вывод для покупателя: смотреть нужно и лицом вверх, и при небольших наклонах. Вывод для огранщика: положение площадки само по себе не описывает весь результат.

У иолита впечатление особенно зависит от того, какой стороной его повернули. Но даже здесь нельзя запомнить одну тройку на весь минерал: GIA приводит разные плеохроичные палитры для голубоватых и фиолетовых образцов. В одном камне благородная синева соседствует по направлениям с бледным серо-голубым и жёлтым, в другом появляются фиолетовые и буроватые оттенки. Направление огранки решает, какие из них будут заметнее.

У танзанита привычное сочетание синего и фиолетового связано и с ориентацией, и с историей обработки. Нагрев обычно уменьшает жёлто-зелёную или буроватую компоненту. Поэтому синее и фиолетовое могут остаться двумя наиболее заметными впечатлениями, хотя кристалл остаётся двуосным. Тёплое и холодное освещение тоже меняют его вид, но это уже дополнительная переменная: её не следует незаметно подменять поворотом.

Андалузит интересен тем, что огранка может раскрывать совместное присутствие зеленоватых и тёплых коричневато-розовых оттенков. В исследовании GIA 2009 года у материала, приобретённого как бразильский, обнаружены и сильный плеохроизм, и настоящая цветовая зональность. Один и тот же камень способен совмещать оба свойства. Поэтому привлекательное многоцветие ещё требует объяснения: распределён ли цвет по участкам или меняется с направлением наблюдения.

У александрита существуют два разных повода для изменения впечатления. Можно повернуть камень под одной лампой и увидеть плеохроизм; можно сохранить ракурс и заменить источник света, исследуя александритовый эффект. GIA приводит для плеохроизма типичную зелёную, оранжевую и пурпурно-красную палитру. Знаменитую дневную зелень и вечерний красноватый цвет нельзя автоматически приписывать только повороту кристалла.

Работа начинается с конкретного сырья: его геометрии, цвета по направлениям, зональности, трещин и включений. Затем сопоставляют несколько будущих ориентаций площадки. Выбирают не самый красивый отдельный луч, а привлекательный итог лицом вверх: оттенок, светлоту, возвращение света и устойчивость впечатления при наклоне. Это практический вывод из совместного рассмотрения оптических свойств и требований к украшению.

У тёмного зелёного турмалина ориентация, которая заставляет свет проходить вдоль сильно поглощающего направления, может сделать камень чрезмерно тёмным. У светлого турмалина тот же принцип иногда помогает усилить окраску. Поэтому формула «всегда огранять вдоль» не работает. У танзанита более синий цвет лицом вверх нередко требует большей потери массы, чем преимущественно фиолетовый. У рубина сохранение дорогого сырья тоже ограничивает свободу ориентации; чрезмерно мелкий павильон может дать окно.

Плеохроизм не делает камень лучше автоматически. Для одного замысла желательна выразительная смена оттенков при движении, для другого — более ровный цвет. В серьгах важно проверить оба камня под одинаковым углом; в подвеске — цвет при её обычном положении на теле; в кольце — впечатление при частых движениях руки. Это рекомендации по просмотру, а не обещание определённой степени эффекта в каждой закрепке.

Твёрдость Мооса описывает сопротивление царапанию. Вязкость — сопротивление скалыванию и разрушению. Спайность обозначает склонность раскалываться по определённым плоскостям, а стабильность — устойчивость к свету, температуре и химическим воздействиям. Эти признаки нужно рассматривать отдельно от красоты цвета.

Сапфир и рубин имеют твёрдость 9, высокую вязкость и не имеют спайности; особенности заполненных трещин всё же требуют отдельного внимания. У танзанита твёрдость 6–7 сочетается со спайностью и меньшей вязкостью. Кунцит при твёрдости 6,5–7 имеет две совершенные спайности и низкую вязкость; кроме того, его цвет способен выцветать при длительном воздействии тепла и сильного света. Выцветание не возвращается просто от поворота камня назад.

Плеохроизм исследуют, сохраняя источник света и меняя направление наблюдения или поляризацию. При эффекте смены цвета заменяют источник света, сохраняя ракурс. Зональность привязана к участкам роста: розовая сердцевина «арбузного» турмалина и зелёная оболочка не исчезают от изменения направления колебаний. Окрашенные включения принадлежат отдельным частицам внутри минерала.

Длинный путь света увеличивает поглощение даже в однородно окрашенном материале. Поэтому тёмные концы вытянутой огранки или разноцветные отражения граней кубического минерала сами по себе не доказывают плеохроизм. У шпинели, граната и алмаза в обычном оптически изотропном состоянии его нет. Окно, тень от наблюдателя и цветные блики окружения также следует отличать от цвета кристалла. Для окончательного объяснения нужен осмотр, а не одна фотография.

Полная таблица связывает подтверждённые палитры с условиями видимости и ювелирными решениями. Она помогает выбрать, что проверить у живого камня, сохраняя различия между разновидностью и отдельным необычным образцом.