گوهر شناسی - رفرکتومتر

ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت (Refractive Index, RI)

 

ﺑﻃور ﻛﻟﻲ وﻗﺗﻲ ﻧور از ﻣﺣﻳﻃ رﻗﻳق (ﻣﺎﻧﻧدﻫوا) وارد ﻣﺣﻳﻃﻲ ﺑﺎ ﺗراﻛم ﺑﻳﺷﺗر (ﻣﺎﻧﻧد ﮔوﻫر) ﻣﻲ ﺷود، ﺳرﻋت ﺣرﻛت آن ﻛﻣﺗر ﺷده و ﻣﻲ ﺷﻛﻧد. ﺳرﻋت ﺣرﻛت ﻧور و ﻣﻳزان ﺷﻛﺳت ﺑﺳﺗﮕﻲ ﺑﻪ ﺳﺎﺧﺗﺎر ﮔوﻫر دارد. ﺑﻧﺎﺑراﻳن ﻣﻗدار ﺷﻛﺳت ﺑراي ﻫر ﮔوﻫرﺳﻧﮕﻲ ﺛﺎﺑت ﺑوده و ﺷﺎﺧﺻﻲ ﺑراي ﺗﺷﺧﻳص آن ﻣﺣﺳوب ﻣﻲ ﺷود. اﻳن ﻣﻗدار را ﺿرﻳب ﺷﻛﺳت ﮔوﻫر (Refractive Index, RI) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد و ﺑراي اﻧدازه ﮔﻳري آن از وﺳﻳﻟﻪ اي ﺑﻪ ﻧﺎم ﺷﻛﺳت ﺳﻧج (رﻓراﻛﺗوﻣﺗر، (Refractometer اﺳﺗﻓﺎده ﻣﻲ ﺷود.

 

محاسبه ضریب شکست نور

رفرکتومتر

رفرکتومتر

در ﻋﻣل ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﮔوﻫر را ﻃﻲ ﭼﻬﺎر ﺑرداﺷت ﺑﻪ روش زﻳر ﻣﺷﺧص ﻣﻲ ﻛﻧﻳم.

روش کار رفرکتومتر

ﻫﻣﺳﺎﻧﮕردي ﻳﺎ ﺗﻚ ﺷﻜﺳﺗﻲ Isotropic or single refraction(SR)

 

وﻗﺗﻲ ﻧور وارد اﺟﺳﺎم ﻫﻣﺳﺎﻧﮕرد (اﻳزوﺗروپ) ﻣﻲ ﺷود از ﻗﺎﻧون Snell ﺗﺑﻌﻳت ﻛرده و در ﻳﻚ ﺟﻬت ﻣﻲ ﺷﻜﻧد. ﺑﻧﺎﺑراﻳن ﻳﻚ ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت دارد( (Single Refracting و (SR) ﻧﺎﻣﻳده ﻣﻲ ﺷود.

 

ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ اﻳزوﺗروپ ﻫﺳﺗﻧد ﻋﺑﺎرﺗﻧد از:

ﻣواد آﻣورف ﻣﺎﻧﻧد ﺷﻳﺷﻪ (Glass)، اﭘﺎل (Opal) و ﻛﻬرﺑﺎ (Amber) و ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻳﺳﺗم ﻛوﺑﻳﻚ دارﻧد ﻣﺎﻧﻧد اﻟﻣﺎس، ﮔﺎرﻧت، اﺳﭘﻳﻧل (ﻟﻌل)، ﻓﻟوﺋورﻳت و ... . در اﻳن ﮔوﻫرﻫﺎ در ﺗﻣﺎم ﺟﻬﺎت ﻧور ﺑﺎ ﺳرﻋت ﻳﻛﺳﺎن ﻋﺑور ﻣﻲ ﻛﻧد و ﻣﻗدار ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ارﺗﺑﺎﻃﻲ ﺑﺎ ﺟﻬت ﻋﺑور ﻧور در ﮔوﻫر ﻧدارد.

 

ﻧﺎﻫﻣﺳﺎﻧﮕردي ﻳﺎ دو ﺷﻜﺳﺗﻲ (Anisotropic or doubly refraction(DR

وﻗﺗﻲ ﻧور وارد اﺟﺳﺎم ﻧﺎﻫﻣﺳﺎﻧﮕرد ﻣﻲ ﺷود ﻧﻪ ﺗﻧﻬﺎ ﻣﻲ ﺷﻜﻧد ﺑﻟﻜﻪ ﺑﻪ دو ﺷﻌﺎع ﻧوري ﺗﻗﺳﻳم ﻣﻲ ﺷود ﻛﻪ ﻫر ﻳﻚ از آﻧﻬﺎ ﺑﺎ ﺳرﻋت ﻣﺗﻓﺎوﺗﻲ در ﺟﺳم ﺣرﻛت ﻣﻲ ﻛﻧد و ﺑﻧﺎﺑراﻳن ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﻣﺗﻓﺎوﺗﻲ ﺧواﻫد داﺷت.

 

دوشکستی

ﻣﺣور ﻧوري، ﺗﻚ ﻣﺣوري و دوﻣﺣوري (Optic Axis, Uniaxial, Biaxial)

در ﮔوﻫرﻫﺎي ﻧﺎﻫﻣﺳﺎﻧﮕرد ﺟﻬت ﺗﻚ ﺷﻜﺳﺗﻲ (SR) را ﺟﻬت ﻣﺣور ﻧوري Optic axis ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد.

 

ﺗﻚ ﻣﺣوري ﻧوري (Optical Uniaxial)

ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻳﺳﺗم ﺑﻟوري آﻧﻬﺎ ﺗﺗراﮔوﻧﺎل (Tetragonal) ، ﻫﮕزاﮔوﻧﺎل (Hexagonal) و ﺗرﻳﮕوﻧﺎل (Trigonal) اﺳت ﻓﻗﻃ ﻳﻚ ﻣﺣور ﻧوري دارﻧد ﻛﻪ ﻣوازي ﺑﺎ ﻣﺣور ﺑﻟورﺷﻧﺎﺳﻲ c اﺳت و ﺗك ﻣﺣور (Uniaxial)

ﻧﺎﻣﻳده ﻣﻲ ﺷوﻧد زﻳرا در ﻣﺳﻳر ﻣﺣور اﺻﻟﻲ ﺑﻟورﺷﻧﺎﺳﻲ ﻣﺣور (c)، دو ﭘرﺗو ﻧوري ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﻳﻜﺳﺎﻧﻲ دارﻧد. اﻳن ﻣﺳﻳر را ﻣﺣور ﻧوري (Optic axis) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد. ﭘرﺗوﻳﻲ ﻛﻪ ﻣﺳﺗﻗل از ﺟﻬت ﻋﺑور ﻣﻲ ﻛﻧﻧد را ﭘرﺗو ﻋﺎدي (Ordinary) ﻳﺎ no ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد.

ﭘرﺗو دوم ﻛﻪ ﺑﻪ آن ﭘرﺗو ﻏﻳرﻋﺎدي (extra-ordinary) ﻳﺎ ne ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد ﺑﺳﺗﮕﻲ ﺑﻪ ﺟﻬت داﺷﺗﻪ و ﺿراﻳب ﺷﻜﺳت ﺑﺳﺗﮕﻲ ﺑﻪ ﻣﺳﻳر ﻃﻲ ﺷده ﻧور دارد ﻛﻪ ﻣﻲ ﺗواﻧد در ﮔﺳﺗره اي از ﺣداﻛﺛر ne-max ﺗﺎ ﺣداﻗل ne-min ﻗرار ﮔﻳرد. ﺿراﻳب ﺷﻜﺳت اﺻﻟﻲ ne و no ﻫﺳﺗﻧد.

ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ne-max>no ﺑﺎﺷد ﺑﻪ آن ﺑﻟور ﺗﻚ ﻣﺣوري ﻣﺛﺑت ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد ( ١).

ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ne-min<no ﺑﺎﺷد ﺑﻪ آن ﺑﻟور ﺗﻚ ﻣﺣوري ﻣﻧﻓﻲ ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد (ـ١).

ﺑﻳﺷﺗرﻳن ﺗﻓﺎوت ﺑﻳن ne و no را ﺷﻜﺳت دوﮔﺎﻧﻪ (birefringence) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد. ﺑﻪ ﻋﺑﺎرﺗﻲ در ﮔوﻫرﻫﺎ ﺑﻪ اﺧﺗﻼف ﻣﺎﺑﻳن دو ﺿرﻳب ﺷﻛﺳت، ﺷﻜﺳت دوﮔﺎﻧﻪ (ﺑﻳرﻓرﻧژﻧس) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد.

 

دوشکستی

دو ﻣﺣوري ﻧوري (Optical Biaxial)

ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﺳﻳﺳﺗم ﺑﻟوري آﻧﻬﺎ ارﺗروﻣﺑﻳﻚ (Orthorhombic)، ﻣﻧوﻛﻟﻳﻧﻳﻚ (Monoclinic) ﻳﺎ ﺗرﻳﻜﻟﻳﻧﻳﻚ (Triclinic) اﺳت ﺷﻛﺳت دوﮔﺎﻧﻪ دارﻧد و ﮔوﻫرﻫﺎي دوﻣﺣوري (Biaxial) ﮔﻓﺗﻪ ﻣﻲ ﺷوﻧد. ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ﭘرﺗو ﻧوري وارد اﻳن ﺑﻟورﻫﺎ ﻣﻲ ﺷود ﻫﻣﻳﺷﻪ ﺑﻪ دو ﭘرﺗو واﺑﺳﺗﻪ ﺑﻪ ﺟﻬت ﺗﺟزﻳﻪ ﻣﻲ ﺷوﻧد. ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﺑراي ﻫر دو ﭘرﺗو ﺑﺎ ﺟﻬت ﺗﻐﻳﻳر ﻣﻲ ﻛﻧد. اﻳﻧﻬﺎ دو ﻣﺣور ﻧوري ﻫﺳﺗﻧد و ﺑﻪ ﻫﻣﻳن دﻟﻳل ﺑﻪ آن دو ﻣﺣوري (Biaxial) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد.

در اﻳن ﺑﻟورﻫﺎ ﺳﻪ ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت اﺻﻟﻲ nx, ny, nz وﺟود دارد. nx ﻛوﭼﻜﺗرﻳن، ny ﻣﺗوﺳﻃ و nz ﺑﻳﺷﺗرﻳن اﺳت. ﺗﻓﺎوت ﻣﺎﺑﻳن nx و nz ﺷﻜﺳت دوﮔﺎﻧﻪ (birefringence) اﺳت.

ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ny ﺑﻪ nx ﻧزدﻳﻜﺗر ﺑﺎﺷد ﺑﻪ آن ﺑﻟور دو ﻣﺣوري ﻣﺛﺑت (biaxial positive) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد ( ٢ ).

ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ny ﺑﻪ nz ﻧزدﻳﻜﺗر اﺳت ﺑﻪ آن ﺑﻟور دو ﻣﺣوري ﻣﻧﻓﻲ (biaxial negative) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد (ـ٢ ).

 

دو محور نوری

ﺗﻓﺳﻳر ﻧﺗﺎﻳج و ﭼﻧد ﻣﺛﺎل

اﻟف) ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﻛﻪ در ﺗﻣﺎم ﺟﻬﺎت ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﺛﺎﺑت ﻧﺷﺎن ﻣﻲ دﻫﻧد، آﻣورف ﻳﺎ ﻣﺗﻌﻟق ﺑﻪ ﺳﻳﺳﺗم ﻛوﺑﻳﻚ ﻫﺳﺗﻧد.

ب) ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺷﻜﺳت دوﺗﺎﻳﻲ:

در اﻳن ﺣﺎﻟت ﻳﻜﻲ از دو ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﺛﺎﺑت و دﻳﮕري ﺗﻐﻳﻳر ﻣﻲ ﻛﻧد. ﻣﻗدار ﺛﺎﺑت no (ﭘرﺗو ﻋﺎدي) و ﻣﻗدار ﻣﺗﻐﻳر ne (ﭘرﺗو ﻏﻳرﻋﺎدي) اﺳت. ﻣوﻗﻌﻲ ﻛﻪ ﻣﻗﺎدﻳر ﻛم ﺛﺎﺑت ﺑﺎﺷﻧد ﺑﻟور ﻣﺛﺑت، اﮔر ﻣﻗﺎدﻳر زﻳﺎد ﺛﺎﺑت ﺑﺎﺷﻧد ﺑﻟور ﻣﻧﻓﻲ اﺳت.

ﻣﺛﺎل ١

مثال ضریب شکست

اﻋداد ﺳﻣت ﭼپ ﻣرﺑوﻃ ﺑﻪ ﭘرﺗو ﻋﺎدي و ﺳﻣت راﺳت ﻣرﺑوﻃ ﺑﻪ ﭘرﺗو ﻏﻳر ﻋﺎدي اﺳت.

ﺷﻜﺳت دوﮔﺎﻧﻪ

1.580 ne 

1.598 no

BR = 0.018

ﻋدد ﻛوﭼﻜﺗر ﺛﺎﺑت اﺳت ﺑﻧﺎﺑراﻳن ﺑﻟور ﻣﺛﺑت اﺳت و اﻳﻧﻃور ﻧوﺷﺗﻪ ﻣﻲ ﺷود:

1 (0.018 ) 1.598  1.580  RI

 

ﻣﺛﺎل ٢

 

مثال ضریب شکست

در اﻳن ﻣﺛﺎل اﻋداد ﺑزرﮔﺗر ﺛﺎﺑت ﻫﺳﺗﻧد ﺑﻧﺎﺑراﻳن ﺑﻟور ﺗﻚ ﻣﺣوري ﻣﻧﻓﻲ اﺳت (ـ١).

ﺷﻜﺳت دوﮔﺎﻧﻪ: ﺑﻪ اﻳن ﻃرﻳق ﻧوﺷﺗﻪ ﻣﻲ ﺷود

-RI 1.662  1.692  (0.030)1

ﺗوﺟﻪ: ﺑﻌﺿﻲ ﮔوﻫرﻫﺎ ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﺑﻳﺷﺗر از 1.81دارﻧد ﻛﻪ ﺑﺎ ﺷﻜﺳت ﺳﻧج ﻫﺎي ﻣﻌﻣوﻟﻲ ﻗﺎﺑل ﺑرداﺷت ﻧﻳﺳت، ﺑﻪ آن ﺑرداﺷت ﻣﻧﻓﻲ (negative reading) ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد.

 

ﻣﺛﺎل ٣

 دوﻣﺣوري ﻧوري

در اﻳن ﮔوﻫرﻫﺎ اﻋداد ﻛوﭼﻚ و ﺑزرگ ﻫر دو ﺗﻐﻳﻳر ﻣﻲ ﻛﻧﻧد. ﻣﻗﺎدﻳر ﻛوﭼﻚ nx و ﻣﻗﺎدﻳر ﺑزرگ nz اﺳت. ny از ﻣﻳﺎﻧﮕﻳن اﻳن ارﻗﺎم ﻣﺣﺎﺳﺑﻪ ﻣﻲ ﺷود.

مثال ضریب شکست

ﻫر دو ﺗﻐﻳﻳر ﻣﻲ ﻛﻧد ﺑﻧﺎﺑراﻳن دو ﻣﺣوري اﺳت و اﻋداد ﻛوﭼﻜﺗر ﻣرﺑوﻃ ﺑﻪ nx و ﻣﻗﺎدﻳر ﺑزرﮔﺗر ﻣرﺑوﻃ ﺑﻪ nz اﺳت. ny ﺑﻪ ﻃرﻳق زﻳر ﻣﺣﺎﺳﺑﻪ ﻣﻲ ﺷود:

 

محاسبه ضریب شکست

مقدار ny به nz نزدیک تر است تا nx بنابراین گوهر دومحوری منفی است(-2) و به این صورت نوشته می شود

-RI 1.720 - 1.745 (0.025)2

 

اﺛر ﻛوﺗﺎه ﺷدﮔﻲ (The Shortening Effect)

اﻳن اﺛر ﺑراي ﺗراش و ﺑﻬﺳﺎزي ﮔوﻫرﻫﺎ ﺑﺳﻳﺎر ﺑﺎ اﻫﻣﻳت اﺳت. ﻣﻳﺎﻧﺑﺎرﻫﺎي ﻣوﺟود در ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ اﻧدﻳس ﺷﻜﺳت ﺑﺎﻻ، ژرﻓﺗر از آﻧﭼﻪ ﻫﺳﺗﻧد ﺑﻧﻇر ﻣﻲ رﺳﻧد و ﺑﻪ اﻳن اﺛر ﻛوﺗﺎه ﺷدﮔﻲ ﻓﺎﺻﻟﻪ ﻫﺎ ﻣﻲ ﮔوﻳﻧد. ﻫرﭼﻪ ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت ﺑﻳﺷﺗر ﺑﺎﺷد اﻳن اﺛر ﺷﺎﺧص ﺗر اﺳت.

 

اثر کوتاه شدگی

اﻳن ﻣوﺿوع را ﻃراﺣﺎن و ﺗراﺷﻧدﮔﺎن ﮔوﻫرﺳﻧﮓ ﻫﺎ ﺑوﻳژه اﻟﻣﺎس ﺑﺎﻳد در ﻧﻇر ﺑﮕﻳرﻧد ﺗﺎ ﺑﻃرﻳق ﺻﺣﻳﺣﻲ ﺑﺗواﻧﻧد ﻣﻳﺎﻧﺑﺎر را در ﻃﻲ ﺑرش و ﺗراش ﻣﺣو ﻧﻣﺎﻳﻧد.

 

 

گوهر همسانگرد (ایزوتوپ) ضریب شکست 1.527

گوهر ایزوتوپ

 

 

گوهر ناهمسانگرد تک محوری ( uni axial anisotrope ) کوارتز

گوهر تک محور کوارتز

 

 

گوهر ناهمسانگرد دو محوری ( biaxial anisotrope ) توپاز

گوهر دومحور توپاز

 

ﺑرداﺷت RI ﺑﻪ روش ﻧﻗﻃﻪ اي (Spot readings (distant vision method

روش ﻧﻗﻃﻪ اي((Spot) ﺑراي ﺧواﻧدن ﺿرﻳب ﺷﻜﺳت RI ﮔوﻫرﻫﺎﻳﻲ ﺑﺎ ﺗراش ﮔﻧﺑدي (ﻛﺑوﭼﺎن) اﺳت. در اﻳن روش اﺑﺗدا ﻳﻚ ﻗﻃره از ﻣﺎﻳﻊ ﺗﻣﺎﺳﻲ (Contact liquid) را روي ﻧﻳﻣﻛره ﺷﻳﺷﻪ اي (Hemicylinder) رﻳﺧﺗﻪ و ﮔوﻫر را از ﻣﺣدب ﺗرﻳن ﻗﺳﻣت آن روي ﻗﻃره در اﻣﺗداد ﻃوﻟﻲ ﻗرار دﻫﻳد.

ضریب شکست نقطه ای

ﺳﭘس از ﻓﺎﺻﻟﻪ 30cm ﺑﻪ ﺳﺗون ﻣﻗﻳﺎس ﻧﮕﺎه ﻛﻧﻳد. در اﻳن ﺣﺎﻟت ﺷﻣﺎ ﺿرﻳب ﺷﻛﺳت ﻗﻃره ﺗﻣﺎﺳﻲ را ﻣﺷﺎﻫده ﻣﻲ ﻛﻧﻳد. ﺑﺎ ﺗﻜﺎن دادن ﺳر ﻣﺗوﺟﻪ ﻣﻲ ﺷوﻳد ﻛﻪ اﻳن ﻗﻃره ﻛوﭼﻚ روي ﺳﺗون ﻣﻗﻳﺎس ﺟﺎﺑﺟﺎ ﻣﻲ ﺷود. ﺳﻌﻲ ﻛﻧﻳد ﺟﺎﻳﻲ ﻛﻪ ﻧﻳﻣﻲ از ﻗﻃره ﺳﻳﺎه و ﻧﻳم دﻳﮕر آن روﺷن اﺳت ﺳر ﺧود را ﺛﺎﺑت ﻛﻧﻳد و ﻋدد RI را ﺑﺧواﻧﻳد.

در ﺳﻪ ﺗﺻوﻳر ﻧﺷﺎن داده ﺷده ﺑﻬﺗرﻳن ﺣﺎﻟت ﺑراي ﺧواﻧدن RI ﺗﺻوﻳر وﺳﻃ اﺳت.

 

ضریب شکست نقطه ای

در ﺳﺗون ﻣﻗﻳﺎس ﻧﻳز ﻋدد 1.543 ﺧواﻧده ﻣﻲ ﺷود.

ﺑﺎ اﻳن روش ﺷﻛﺳت دو ﮔﺎﻧﻪ( birefringence ) را ﻧﻣﻲ ﺗوان ﺑدﺳت آورد.

 

نظرات (۰)

شما هم میتوانید اگر اطلاعاتی درباره گوهر شناسی - رفرکتومتر دارید ،در این قسمت وارد کنید.

    ثبت نظر