Презентация "Ювелирные камни" по физике – проект, доклад

Ювелирные камни

Учитель физики: Ухмылина Ольга Игоревна Игоревна

ГБОУ ЦО "Технологии обучения"

Твёрдое тело — это одно из четырёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Кристаллы – это твердые тела, атомы и молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве Минера́л  — однородное природное твёрдое тело, находящееся или бывшее в  кристаллическом состоянии. Минералы являются составной частью горных пород

Драгоценные и поделочные камни - минералы, используемые для изготовления украшений и художественных изделий. Основными критериями для отнесения минерала к драгоценным и поделочным служат красота (цвет, блеск, прозрачность)

Классификация ювелирных камней

Наиболее известные камни

Огранка алмаза

Показатель преломления различных цветных камней различный. Для каждого камня существуют свои критические углы наклона граней низа, которые определяются отношением  n = sin i / sin r    (1) где i - угол падения луча света на поверхность камня; r - угол преломления луча света в камне. 

Когда луч света попадет из камня в воздух, углы падения и преломления могут меняться местами: меньшим становится угол падения r1, большим - угол преломления i1. В результате формула примет вид  sin r1 / sin i1 = 1/n          (2) В этом случае при увеличении угла r1 направление вышедшего из кристалла луча приближается (с увеличением i1) к направлению поверхности камня и при некотором значении полностью сольется с ней. При этом угол i будет равен 90o, a sin i = 1. Тогда формулу (2) можно написать следующим образом: sin r1 = sin Q = 1/n          (3)  С этого момента при дальнейшем увеличении угла r луч света не сможет выйти из камня и будет отражаться от его поверхности. Угол Q называется углом полного внутреннего отражения или критическим углом. Из цветных ювелирных камней наименьший критический угол у алмаза (24o5'), а наибольший у кварца - 40o3'. Луч света полностью отражается от граней низа в том случае, если он падает под углом не меньше критического для данного камня, - это нижний предел угла наклона граней павильона. Верхний предел угла наклона граней павильона определяется разностью между 180o и критическим углом, деленным на три. 

Таблица показателей преломления, критические углы, пределы углов наклона граней павильона ювелирных камней 

Самые известные драгоценные камни

Алмазы (бриллианты), С

Физические свойства: Цвет: Бесцветный, жёлтый, коричневый, синий, голубой, зелёный, красный, розовый, чёрный. Прозрачность: Прозрачный. Твёрдость: 10. Плотность: 3,47—3,55 г/см³

Диагностика алмаза

Для того, чтобы отличить настоящий алмаз от его имитации, используется специальный «алмазный щуп», измеряющий теплопроводность исследуемого камня. Алмаз имеет намного более высокое значение теплопроводности, чем его заменители. Кроме того, используется хорошая смачиваемость алмаза жиром: фломастер, заправленный специальными чернилами, оставляет на поверхности алмаза сплошную черту, тогда как на поверхности имитации она рассыпается на отдельные капельки

Применение алмазов

Исключительная твердость алмаза находит своё применение в промышленности: его используют для изготовления ножей, сверл, резцов и тому подобных изделий. Алмазный порошок (как отход при обработке природного алмаза, так и полученный искусственно) используется как абразив для изготовления режущих и точильных дисков, кругов и т. д. Также применяются в квантовых компьютерах, в часовой и ядерной промышленности. Крайне перспективно развитие микроэлектроники на алмазных подложках.

Корунд (рубин) Al2O3

Твёрдость — 9 по шкале Мооса,  плотность 3,97 — 4,05г/см³. Обладает оптической анизотропией

Применение рубина

Синтетический рубин использовался в качестве активной среды, излучающей свет в первом лазере, созданном в 1960 году Теодором Майманом. Лазеры на синтетических рубинах продолжают выпускаться и использоваться вплоть до настоящего времени. Драгоценный камень I категории, используется в дорогих ювелирных изделиях. Синтетические корунды под названием «рубин» применяются в ювелирной промышленности для вставок в недорогие изделия и в качестве «камней» в часовых механизмах

Корунд (сапфир) Al2O3

Цвет: Синий и голубой различных оттенков; бесцветный, розовый, оранжевый, жёлтый, зелёный, фиолетовый, чёрный Блеск: Стеклянный Прозрачность: Прозрачный до непрозрачного Твёрдость: 9 Плотность: 3,95 — 4,00 г/см³ Показатель преломления: 1,766 — 1,774

Топаз

Цвет: Бесцветный, золотисто-жёлтый, бледно-голубой, жёлтый,желтовато-коричневый, фиолетово-красный, розовый Блеск: Стеклянный Прозрачность: Прозрачный. Твердость: 8 Плотность: 3,49—3,57 г/см³ Показатель преломления: 1,606—1,638

Искусственные камни делятся на: а) синтетические аналоги; б) имитация природных камней; в) составные камни; г) реконструкционные; д) облагороженные. Синтетические аналоги были впервые получены во Франции в XIX веке Вернелем. При их изготовлении берется то же сырье, что и у природных, создаются те же условия, температура, давление. Полученные камни по химическому составу, строению кристаллической решетки подобны драгоценным камням.

Имитация природных камней - это материалы, по своему внешнему виду напоминающие драгоценные камни (корунд имитирует рубин, зеленый фианит - изумруд). Составные камни (дублеты) состоят из нескольких частей. Их очень трудно отличить от цельных камней. Под лупой или микроскопом нужно постараться через верхнюю площадку увидеть место склейки и пузырьки воздуха в клее. Реконструированные камни - твердые вещества, изготавливаемые путем плавления или спекания мелких кусочков природных минералов (например, плавленый янтарь). Камни облагороженные - природные материалы, показатели качества которых и прочностные характеристики улучшаются человеком.

Выращивание кристаллов