Оптичні ефекти, що виникають при взаємодії світла із мінералом

Коли промінь світла, пройшовши через певне середовище (повітря, воду, любу іншу рідину, скло) попадає на границю поділу середовище-мінерал (рис. 10.3), то частина світла відбивається від поверхні мінералу (видбите світло), а інша, заломлюючись, проникає всередину мінералу. Частина заломленого променя поглинається (абсорбується) в ході взаємодії із кристалічною структурою мінералу, зумовлюючи теплові коливання атомів у вузлах гратки, а також розсіюється (розсіяне світло), піддається внутрішньому заломленню на неоднорідностях на поверхні та всередині мінералу, а решта, ще раз заломлюючись, виходить із мінералу в середовище (прохідне світло).

Оптичний ефект виникає за умови виконання хоча б однієї умови:

1. Оптична густина, а значить і показники заломлення, середовища і мінералу відрізняються. Відбувається відбиття та заломлення світла.

2. На границі мінералу і середовища, або ж всередині мінералу існують неоднорідності, розмір яких перевищує половину довжини світлової хвилі. Відбувається дифракція світла

3. Частина світла або ж частина світлового спектру поглинається усередині мінералу. Відбувається поглинання світла.

Те, як людське око сприймає мінерал, є сумарним проявом цих ефектів. Так як показник заломлення флюориту чи кварцу наближається до показника заломлення води, безбарвні бездефектні кристали із гладкими гранями стають невидими, коли їх опускати у воду.

Взаємодія між мінералом та електромагнітним випромінювання здійснюється через електронні оболонки атомів, що складають кристал. Фотони, попадаючи в кристал, взаємодіють із електронами, віддаючи їм свою енергію. В більшості випадків енергія фотону недостатня для зміщення електрону на вищий, більш енергетичний рівень, і захоплений фотон віддається електроном. Цей відпущений фотон має трішки меншу енергія і не залежить від первинної енергії фотону. Фактично відбувається часткове гальмування фотонів і, як наслідок, зміна траекторії їх руху – заломлення. У випадку кристалів із компонентою металічного зв’язку, електрони у приповерхневому шарі відштовхують фотони і викидують їх назад, за межі кристалу – відбувається відбиття світла.

Частина енергії фотонів захоплюється електронами, котрі переходять на вищі енергетичні рівні, і через певний період часу повертаються на попередній рівень, випромінюючи (емітуючи) хвилю із більшою довжиною хвилі (квант свіла із меншою енергією). Частина енергії втрачається, тому спектр емітованого світла значно зміщується у довгохвильову область. за таким принципом працює лазер, тільки у лазері опромінення (накачка) здійснюється не у видимому спектрі, а у більш короткохвильовому.