Tikroji islandinio špato mineralinė prigimtis

Islandinis špatas yra skaidri optinės kokybės kalcito atmaina. Jo cheminė formulė CaCO₃ reiškia, kad kristalą sudaro kalcio, anglies ir deguonies atomai.

Kalcitas priklauso karbonatų klasei. Karbonato grupę sudaro vienas anglies atomas, apsuptas trijų deguonies atomų. Šie plokšti trikampiai jungiasi su kalcio jonais ir kartu sukuria pasikartojančią kristalinę struktūrą.

Iš išorės kalcitas gali sudaryti romboedrus, smailius skalenoedrus, prizmes ir daugybę sudėtingesnių formų. Vidinė jo simetrija priklauso trigoninei kristalų sistemai.

Žodis „špatas“ istoriškai buvo vartojamas įvairiems lengvai skylančius, aiškių plokštumų paviršius turintiems mineralams. Dėl šios priežasties špatais vadinami keli tarpusavyje chemiškai nesusiję mineralai.

Islandinis špatas nėra lauko špatas. Lauko špatai yra aliumosilikatai, o islandinis špatas – kalcio karbonatas. Jų pavadinimuose sutampantis žodis nereiškia, kad jie priklauso tai pačiai mineralų šeimai.

Vienoda formulė, labai skirtingos išvaizdos

Tas pats kalcitas gamtoje gali būti sniego baltumo, gelsvas, pilkas, rausvas, žalias, mėlynas, rudas arba beveik juodas.

Spalvas sukuria priemaišos, struktūriniai netolygumai, mikroskopiniai kitų mineralų intarpai ir kristalo augimo aplinka.

Islandinio špato išskirtinumas nėra nauja cheminė formulė. Jo ypatingumas slypi švarume, skaidrume ir galimybėje aiškiai stebėti stiprų dvejopą šviesos lūžį.

კალციტი, არაგონიტი და ვატერიტი

CaCO₃ sudėtį turi ne vien kalcitas. Tokia pati cheminė formulė būdinga ir aragonitui bei vateritui.

Šie mineralai vadinami polimorfais. Jų cheminė sudėtis tokia pati, tačiau atomai išsidėstę skirtingomis kristalinėmis struktūromis.

Dėl to skiriasi jų kristalų formos, tankis, stabilumas და სხვა თვისებების ნაწილსაც. ქიმიური ფორმულა გვეუბნება, რისგან შედგება მინერალი შედგება, თუმცა ყოველთვის არ გვეუბნება, როგორ არის ეს ნაწილები განლაგებული.

რას გვიჩვენებს ისლანდიური შპატის შიგთავსი?

ისლანდიური შპატი შეიძლება მინას ჰგავდეს, თუმცა მინერალოგიურად ის საკმაოდ რბილი, ადვილად მტვრევადი და მჟავების მიმართ მგრძნობიარე კრისტალია.

მისი გამჭვირვალობა საშუალებას იძლევა, დავინახოთ ოპტიკური მოვლენები, ხოლო რომბოედრული გახლეჩა საშუალებას აძლევს, არასწორი ფორმის ნატეხიც კი მსგავსი კუთხეების მქონე ფორმებად დაყოფა.

სიმტკიცე — მხოლოდ სამი

კალციტი მოჰსის სკალის მიხედვით სიმტკიცის მესამე ეტალონური მინერალია. მას შეიძლება სპილენძის მონეტამ, ფოლადმა, კვარცმა და მრავალი სხვა უფრო მყარი მასალა.

ამის გამო ისლანდიური შპატის ზედაპირზე საკმაოდ ადვილად ჩნდება მცირე ნაკაწრების. გამჭვირვალე კრისტალში ისინი განსაკუთრებით კარგად ჩანს, რადგან ის სინათლეს ფანტავს და ოპტიკურ სისუფთავეს ამცირებს.

სრულყოფილი გახლეჩა სამი მიმართულებით

კალციტში არის სამი მიმართულება, რომლებშიც ატომური ბმები უფრო ადვილად წყდება. მინერალზე დარტყმისას მოტეხილობა ხშირად ძალა ამ სიბრტყეების გასწვრივ გადაადგილდება.

ოთხკუთხა ზედაპირი. ეს დახრილ კუბს ჰგავს, მიღებულ ნაწილებს რომბოედრული ფორმა აქვს: ექვსი დახრილი თუმცა კუთხეები მართი არ არის.

სრულყოფილი გახლეჩა საშუალებას იძლევა, უფრო დიდი კრისტალისგან მივიღოთ გამჭვირვალე რომბოედრებს, თუმცა ამავე დროს მინერალს ძალიან დარტყმების მიმართ მგრძნობიარეს.

მინისებრი და მარგალიტისებრი ბზინვარება

ბუნებრივი კრისტალის სიბრტყეებს ჩვეულებრივ მინისებრი ბზინვარებას. ახალი გახლეჩის ზედაპირები ზოგჯერ შეიძლება გამოიყურებოდეს ნაზად მარგალიტისებრი.

ზედაპირი შეიძლება მქრქალი იყოს ჰაერის ზემოქმედების, მცირე ნაკაწრების, ნაწილობრივი დნობის ან მინერალური საფარის გამო. ზედაპირის მცირე დაზიანება გამოსახულების სიმკვეთრეს ამცირებს.

სიმკვრივე

ისლანდიური შპატის ფარდობითი სიმკვრივე დაახლოებით 2,71-ია. იმავე ზომის შემთხვევაში ის ბევრ ჩვეულებრივ მინაზე, თუმცა მეტალის მინერალებზე გაცილებით მსუბუქია.

სიმკვრივე მასალის ამოცნობაში დაგეხმარებათ, თუმცა მისი ზუსტი გაზომვისთვის საჭიროა სასწორი და სათანადო ჰიდროსტატიკური მეთოდიკა.

მჟავებთან რეაქცია

კალციუმის კარბონატი მჟავებთან რეაგირებს. რეაქციის დროს ნახშირორჟანგი გამოიყოფა, ამიტომ ზედაპირზე ბუშტუკები ჩნდება.

ეს მოვლენა გეოლოგიაში კალციტის ამოსაცნობად გამოიყენება, თუმცა საკოლექციო ისლანდიური შპატის მჟავით შემოწმება არ ღირს. მჟავა ზედაპირს ჭამს და გამჭვირვალობას შეუქცევადად ამცირებს.

სუსტი საყოფაცხოვრებო მჟავებიც კი, როგორიცაა ძმარი ან ლიმონის წვენი, შეიძლება მქრქალი ლაქები დატოვოს.

რატომ იქცევა ერთი წერტილი ორ წერტილად?

ჩვეულებრივ მინაში სინათლის გავრცელების სიჩქარე არ არის დამოკიდებული არჩეულ კრისტალოგრაფიულ მიმართულებაზე, რადგან მინას არ აქვს სწორ კრისტალურ აგებულებაზე.

კალციტში მდგომარეობა განსხვავებულია. მისი ოპტიკური თვისებები დამოკიდებულია სინათლის გავრცელების მიმართულებისა და პოლარიზაციის. ამიტომ კრისტალში მასში მოხვედრილი არაპოლარიზებული სინათლე ორ სხივად იყოფა.

ჩვეულებრივი სხივი

ორი სხივიდან ერთს ჩვეულებრივს უწოდებენ. მისი გარდატეხის მაჩვენებელი ისლანდიურ შპატში დაახლოებით 1,658-ია.

კალციტში ჩვეულებრივი სხივი უფრო ჰგავს სინათლეს ჩვეულებრივ ოპტიკურ მასალაში. მისი გარდატეხის მაჩვენებელი არ არის დამოკიდებული მიმართულებაზე ისე, როგორც არაჩვეულებრივი სხივის.

არაჩვეულებრივი სხივი

მეორე სხივს არაჩვეულებრივს უწოდებენ. მისი ძირითადი გარდატეხის მაჩვენებელი დაახლოებით 1,486-ია, თუმცა ეფექტური მისი მნიშვნელობა ოპტიკურ ღერძთან მიმართებაში მიმართულებაზეა დამოკიდებული.

გარდატეხის უფრო დაბალი მაჩვენებლისა და მიმართულებითი ქცევის გამო ეს სხივი კრისტალში ჩვეულებრივისგან განსხვავებულად გადაადგილდება.

როდესაც ორივე სხივი კრისტალიდან კვლავ ჰაერში ხვდება, ისინი თვალში ოდნავ განსხვავებული ადგილებიდან აღწევენ. ამიტომ კრისტალის ქვეშ მდებარე ერთი წერტილი ორად ჩანს.

ოპტიკური ღერძი

კალციტის კრისტალში არსებობს განსაკუთრებული მიმართულება, რომელსაც ოპტიკურ ღერძს უწოდებენ. როდესაც სინათლე ზუსტად მის გასწვრივ ვრცელდება, ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი სხივები ისე არ იყოფა, როგორც სხვა მიმართულებებით.

ეს არ ნიშნავს, რომ კრისტალში ფიზიკური მილი ან მონიშნული ხაზი. ოპტიკური ღერძი კრისტალური სიმეტრიისა და სინათლის გავრცელების თვისებების მიმართულება.

ამიტომ ორმაგი გამოსახულების სიმძლავრე კრისტალის მდებარეობაზეა დამოკიდებული. შპატის შემობრუნებისას გამოსახულებებს შორის მანძილი და მოძრაობის მიმართულება იცვლება.

რატომ ბრუნავს ერთი გამოსახულება მეორის გარშემო?

რომბოედრის ქაღალდზე დადებისა და მისი ბრუნვისას, ჩვეულებრივი გამოსახულება უმეტესად მსგავს ადგილას რჩება, არაჩვეულებრივი მის გარშემო მოძრაობს.

ეს იმიტომ ხდება, რომ კრისტალის ოპტიკური ღერძი და არაჩვეულებრივი სხივის მიმართულებითი ქცევა თავად კრისტალთან ერთად ბრუნავს.

ეს მარტივი ცდა საკუთარი თვალით დანახვის საშუალებას იძლევა, რომ გამჭვირვალე კრისტალი მხოლოდ პასიური ფანჯარა არ არის. ის აქტიურად გარდაქმნის მასში გამავალ სინათლეს.

ისლანდიური შპატი და პოლარიზაციის აღმოჩენა

სინათლე განივი ელექტრომაგნიტური ტალღაა. მისი ელექტრული ველის მიმართულება შეიძლება სხვადასხვა სხივის გავრცელებისადმი მართობული მიმართულებებით.

ჩვეულებრივ არაპოლარიზებულ სინათლეში ეს მიმართულებები მუდმივად იცვლება და სხვადასხვაგვარად არის ორიენტირებული.

ისლანდიური შპატი სინათლის ასეთ ნაკადს ორ წრფივად პოლარიზებულ სხივებად. მათი პოლარიზაციის მიმართულებები ერთმანეთის მიმართ მართობულია.

სინათლის ორი მდგომარეობა

ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი სხივები განსხვავდება არა მხოლოდ მიმართულებითა და სიჩქარით. მათი ელექტრული ველის რხევები სხვადასხვა სიბრტყეში ორიენტირდეს.

ამრიგად, ისლანდიური შპატი მხოლოდ გამოსახულებას არ აორმაგებს. ის სინათლის ერთი შერეული ნაკადისგან ორ პოლარიზაციის ცალკეულ მდგომარეობებს.

რა არის წრფივად პოლარიზებული სინათლე?

წრფივად პოლარიზებულ სინათლეში ელექტრული ველი ერთი შერჩეული მიმართულებით ირხევა.

ადამიანის თვალი ჩვეულებრივ პირდაპირ ვერ აღიქვამს სინათლის პოლარიზაცია. თუმცა პოლარიზატორების გამოყენებით მისი გაფილტროს, მოაბრუნოს, გააანალიზოს და ხილულ ფერებად გარდაქმნას და სიკაშკაშის ცვლილებებით.

ნიკოლის პრიზმა

XIX საუკუნეში უილიამ ნიკოლმა პოლარიზაციული პრიზმა შექმნა, სპეციალურად გამოჭრილი ისლანდიური შპატის რომბოედრისგან დამზადებულს.

კრისტალს ჭრიდნენ, შემდეგ კი მის ორ ნაწილს აწებებდნენ კანადის ბალზამით. ამ ბალზამის გარდატეხის მაჩვენებელი ორ კალციტის ძირითადი გარდატეხის მაჩვენებლების.

გეომეტრიის სათანადოდ შერჩევისას ჩვეულებრივი სხივი ბალზამის ფენაში სრული შიდა არეკვლა განიცდის და გვერდზე გადაიხრება.

არაჩვეულებრივი სხივი პრიზმაში გადის. ამიტომ გამოსული სინათლე წრფივად პოლარიზებულია.

პოლარიზაციული მიკროსკოპი

პოლარიზებული სინათლე მინერალოგიის ერთ-ერთ უმნიშვნელოვანეს და პეტროგრაფიული კვლევის ინსტრუმენტადაც.

ქანების თხელი ნაჭრები პოლარიზაციულ მიკროსკოპში ავლენს ფერებს, ჩაქრობის კუთხეებს, ორმაგი გარდატეხის ინტენსივობას, ტყუპებს და სხვა ნიშნებს, რომლებიც მინერალების ამოცნობაში გვეხმარება.

ბევრი თითქმის უფერო მინერალი ჩვეულებრივ სინათლეში ძალიან ჰგვანან ერთმანეთს. გადაჯვარედინებულ პოლარიზატორებს შორის მათი ოპტიკური განსხვავებები მკაფიო ხდება.

ერთი კრისტალიდან მეცნიერების მრავალ სფერომდე

ისლანდიური შპატის პრიზმებს იყენებდნენ სინათლის შესასწავლად არეკვლას, გარდატეხას, შთანთქმას, ოპტიკურ აქტივობას, მაგნიტოოპტიკურ და ელექტროოპტიკურ მოვლენებს.

ისინი ფიზიკის, ქიმიისა და მინერალოგიის, ბიოლოგიისა და მრეწველობის ლაბორატორიებში.

გამჭვირვალე კალციტის ნატეხი მხოლოდ კვლევის ობიექტი არ ყოფილა, არამედ იქცა ინსტრუმენტადაც, რომელმაც სხვა ნივთიერებების შესწავლის საშუალება მოგვცა.

სად და როგორ წარმოიქმნება გამჭვირვალე კალციტი?

კალციტი დედამიწაზე ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მინერალია. ის შეიძლება წარმოიქმნას დანალექ, ჰიდროთერმულ, მაგმურ და მეტამორფულ გარემოში.

თუმცა დიდი, გამჭვირვალე ისლანდიური შპატის კრისტალებისთვის საჭიროა საკმაოდ განსაკუთრებული პირობები: სუფთა მინერალური ხსნარი, საკმარისად თავისუფალ სივრცესა და კრისტალის მშვიდი ზრდის პირობებს.

კალციუმისა და კარბონატის იონები

როდესაც კალციუმით მდიდარი წყალი ნახშირორჟანგთან რეაგირებს და კარბონატულ ქანებთან რეაქციისას ხსნარში შეიძლება ბევრი გახსნილი კალციუმისა და ჰიდროკარბონატის.

ტემპერატურის, წნევის, მჟავიანობის ან ნახშირორჟანგის შემცველობისას კალციუმის კარბონატი იწყებს ხსნარიდან დალექდეს.

თუ დალექვა ნელა მიმდინარეობს და კრისტალს სივრცე აქვს, შეიძლება წარმოიქმნას დიდი, გამჭვირვალე კალციტის კრისტალები.

ჰიდროთერმული ძარღვები

ცხელი მინერალური სითხეები ქანების ნაპრალებში ცირკულირებს და გადააქვს სხვადასხვა გახსნილი ელემენტი.

როდესაც სითხე ცივდება ან გარემომცველ ქანთან რეაგირებს, კალციტი შეიძლება კვარცთან, ფლუორიტთან, ბარიტთან, სულფიდურ მინერალებთან და სხვა ნივთიერებებთან ერთად.

თუ ნაპრალი საკმარისად ფართოა, კალციტის კრისტალები იზრდება თავისუფალ სივრცეში და შეუძლია სწორი ზედაპირების განვითარება.

ქანების სიცარიელეები

კალციტი შეიძლება ვულკანური და სხვა ქანების სიცარიელეებში გაიზარდოს. მათში მოხვედრილი მინერალური ხსნარები ფენა-ფენად კრისტალურ ნივთიერებას აწყობენ.

სიცარიელეების კედლებზე შეიძლება კალციტის დრუზები წარმოიქმნას, ცალკეული რომბოედრები, სკალენოედრები და გამჭვირვალე კრისტალური ბლოკები შეადგენს.

კირქვა და მარმარილო

კირქვის უდიდეს ნაწილს მიკროსკოპული ან პატარა კალციტის კრისტალები. მეტამორფიზმის დროს კირქვა ხელახლა კრისტალდება და მარმარილოდ გარდაიქმნება.

კარბონატულ ქანებში არსებულ ნაპრალებსა და სიცარიელეებში, შეიძლება წარმოიქმნას გაცილებით დიდი, გამჭვირვალე კალციტის კრისტალებიც.

გამოქვაბულის კრისტალები

გამოქვაბულებში კალციტი წვეთოვანი ან გამდინარე წყლიდან ილექება, როდესაც მისგან ნახშირორჟანგის ნაწილი გამოიყოფა.

ასე წარმოიქმნება სტალაქტიტები, სტალაგმიტები, ფარდები, საღვარულოვანი ნაგებობები და კალციტის კრისტალების წვრილი საფარები.

Vis dėlto urvinis kalcitas nebūtinai yra pakankamai skaidrus kai jis vadinamas islandiniu špatu.

რატომ არის დიდი გამჭვირვალე კრისტალი განსაკუთრებული?

კალციტი ძალიან ფართოდ არის გავრცელებული, თუმცა მისი კრისტალების უმეტესობა სრულად გამჭვირვალე არ არის. მათში შეიძლება იყოს ფერადი მინარევები, მოღრუბლული ზრდის ზონები, მრავალი შიდა ბზარი ან სხვა მინერალები.

ოპტიკურ მასალას დიდი, ერთიანი მოცულობა სჭირდება, სადაც სინათლე ძლიერი გაფანტვის გარეშე შეძლებდა გადაადგილებას.

ამიტომ გამჭვირვალე ისლანდიური შპატის კრისტალების ისტორიული საბადოები მნიშვნელოვანი იყო არა მხოლოდ კალციტის სიუხვის, არამედ მისი არაჩვეულებრივი ხარისხის გამო.

კალციტის ფორმები, კუთხეები და სრულყოფილი გახლეჩის მიმართულებები

კალციტი ერთ-ერთია მინერალებს შორის, რომელსაც კრისტალური ფორმების უდიდესი მრავალფეროვნება აქვს მინერალების შემცველია. ის შეიძლება იყოს ბრტყელი, სვეტისებრი, წვეტიან, რომბოედრულ, ბოჭკოვან, მარცვლოვან ან მასიურ ფორმებში იცნობენ.

ისლანდიურ შპატს ყველაზე ხშირად გამჭვირვალე რომბოედრული ნატეხი. თუმცა ეს ფორმა შეიძლება არ იყოს პირველადი კრისტალის ზრდის ფორმაა, ხოლო გახლეჩა — შედეგი.

რომბოედრი კუბი არ არის

კალციტის რომბოედრული ნატეხი შეიძლება გვერდზე გადახრილივით გამოიყურებოდეს გადახრილი ყუთი. მას ექვსი ზედაპირი აქვს, თუმცა არც ერთი მეზობელ გახლეჩის სიბრტყეებს შორის კუთხე ზუსტად მართი არ არის.

დახრილი კუთხეები იმდენად მუდმივია, რომ ზომით ძალიან განსხვავებული კალციტის ნატეხები მსგავს გეომეტრიას ინარჩუნებს.

ეს აჩვენებს, რომ გახლეჩის მიმართულებები შემთხვევითობაზე არ არის დამოკიდებული დარტყმაზე, არამედ კრისტალის შიდა სტრუქტურაზე.

გახლეჩის სამი მიმართულება

კალციტს აქვს სრულყოფილი გახლეჩის სამი თანაბარი მიმართულება. Jos nėra viena kitai statmenos.

Jeigu kristalas skilinėtų tik viena kryptimi, jis sudarytų plonus lakštus. Trys pasvirusios kryptys sukuria romboedrinius blokus ir mažesnes romboedrines dalis.

Vidiniai skilimo plyšiai

Net ir neatskilęs islandinio špato gabalėlis gali turėti vidinių plokščių plyšelių, einančių skilimo kryptimis.

Šie plyšiai gali atspindėti šviesą, sukurti vaivorykštinius blyksnius arba sumažinti vaizdo aiškumą.

Jie taip pat tampa vietomis, kuriomis kristalas gali lengviau skilti nuo vėlesnio smūgio.

Kalcito dvyniai

Kalcitas dažnai sudaro kristalų dvynius. Juose dvi tos pačios mineralinės medžiagos struktūros susijungia pagal konkretų geometrinį santykį.

Dvynia­vimąsi gali sukelti pats augimas, vėlesnis slėgis arba deformacija uolienoje.

Mikroskopinėse kalcito dalelėse dvynių juostelės padeda geologams suprasti, kokį slėgį ir deformaciją patyrė uoliena.

Islandijos kasykla, suteikusi mineralui vardą

Islandinis špatas pavadintas ne todėl, kad skaidrus kalcitas egzistuoja tik Islandijoje. Vardas išaugo iš istorinės Helgustaðir radimvietės Rytų Islandijoje.

Ten buvo randami neįprastai dideli, skaidrūs ir optiškai kokybiški kalcito kristalai. Jie galėjo būti suskaldyti į švarius romboedrus, tinkamus moksliniams bandymams ir optinių prietaisų gamybai.

Kristalai bazalto aplinkoje

Rytų Islandijos geologijoje gausu vulkaninių uolienų. Plyšiuose ir ertmėse cirkuliavę mineraliniai tirpalai nusodino kalcitą ir kitus antrinius mineralus.

Helgustaðir vietovėje susiformavo ypač skaidrūs kalcito kristalų kūnai. Kai kurie jų buvo pakankamai dideli, kad iš jų būtų galima išpjauti optines prizmes.

Nuo XVII iki XX amžiaus

Helgustaðir kristalai mokslo pasaulyje pradėjo garsėti XVII amžiuje. Istorinė medžiaga iš šios vietovės buvo tiekiama kelis šimtmečius.

Skaidrūs kristalai keliavo į Europos universitetus, optikos dirbtuves ir laboratorijas. Iš jų buvo gaminami poliarizatoriai, analizatoriai ir kitos optinės detalės.

Kasyba įvairiais laikotarpiais buvo reguliuojama, nes aukštos optinės kokybės medžiaga buvo ribotas ir moksliškai svarbus išteklius.

Kodėl vietovė tapo tokia svarbi?

Kalcitas pasaulyje labai paplitęs, tačiau ne visi jo telkiniai gali pateikti didelius, skaidrius, vientisus ir mažai intarpų turinčius romboedrus.

Ankstyvajai optikai reikėjo ne bet kokio kalcito. Reikėjo medžiagos, per kurią šviesa galėtų sklisti pakankamai aiškiai ir kurią būtų galima tiksliai pjauti.

Helgustaðir kristalai šias sąlygas atitiko taip gerai, kad vietovės vardas ilgainiui tapo visos optinio kalcito atmainos pavadinimo dalimi.

Nuo dvigubo vaizdo iki poliarizacinio mikroskopo

Islandinio špato istorija glaudžiai susijusi su žmonijos bandymais suprasti šviesą. Kristalas pateikė reiškinį, kurio nebuvo galima lengvai paaiškinti įprastu vieno lūžusio spindulio modeliu.

Rasmusas Bartholinus ir 1669 metai

Danų mokslininkas Rasmusas Bartholinus XVII amžiuje išsamiai aprašė dvejopą šviesos lūžį islandiniame kristale.

Jis pastebėjo, kad per skaidrų romboedrą žiūrimas objektas pasirodo dvigubas, o pasukus kristalą vienas vaizdas juda kito atžvilgiu.

Šis 1669 metais paskelbtas tyrimas tapo vienu svarbiausių ankstyvųjų eksperimentinės optikos darbų.

Christiaanas Huygensas

Christiaanas Huygensas dvejopą lūžį panaudojo kurdamas banginį šviesos modelį.

Jis pasiūlė, kad kalcite paprastajam spinduliui šviesos bangos plinta viena geometrija, o nepaprastajam – krypties atžvilgiu kitokia.

Islandinio špato elgesys tapo svarbiu bandymu teorijoms, siekiančioms paaiškinti šviesos prigimtį.

Poliarizacijos samprata

Vėlesni tyrinėtojai nustatė, kad du kalcito spinduliai turi skirtingas poliarizacijos kryptis.

Tai padėjo suprasti, kad šviesa nėra vien išilgai savo kelio judanti medžiagos srovė. Jos elektromagnetiniai virpesiai turi kryptį.

Williamas Nicolis ir 1829 metai

Williamas Nicolis sukūrė prizmę, kurioje specialiai išpjautas islandinis špatas ir Kanados balzamas palikdavo tik vieną poliarizuotą spindulį.

Nikolio prizmė tapo standartiniu XIX ir XX amžiaus pradžios poliarizacinės optikos elementu.

Dažnai optiniame prietaise buvo naudojamos dvi prizmės: viena šviesai poliarizuoti, kita – po sąveikos su mėginiu jos būsenai tirti.

Mineralų pasaulis tarp sukryžiuotų nikolių

Poliarizacinio mikroskopo mineralogai dažnai sako, kad mėginys stebimas tarp sukryžiuotų nikolių.

Vienas poliarizatorius sukuria kryptingą šviesą, o antrasis ją analizuoja.

Tarp jų įdėtas mineralas keičia šviesos būseną. Dėl to plonoje uolienos riekelėje atsiranda spalvos, užtemimai ir geometriniai požymiai.

Cukrus, chemija ir optinis aktyvumas

Poliarizuotos šviesos prietaisai buvo naudojami ne tik პოლარიზებული სინათლის მოწყობილობები მხოლოდ არ გამოიყენებოდა პოლარიზაციის სიბრტყეს აბრუნებს.

ეს მნიშვნელოვანი იყო შაქრის მრეწველობისთვის, ორგანული ქიმიისთვის, სტერეოქიმიისა და ოპტიკურად აქტიური მასალების კვლევისთვის.

ამგვარად, ისლანდიური შპატი მრავალი სამეცნიერო აღმოჩენების ნაწილად, მაშინაც კი, როცა თავად კვლევის მთავარი ობიექტი არ ყოფილა.

რატომ ჩაანაცვლა ბუნებრივი კალციტი მოგვიანებით სხვა მასალებმა?

ოპტიკური ხარისხის კალციტის დიდი კრისტალები იშვიათია, ადვილად იყოფა და შესაძლო მოწყობილობების ზომას ზღუდავს.

სინთეზური პოლარიზატორების განვითარებასთან ერთად, პოლარიზაციული ფირებისა და სხვა ოპტიკური მასალების, ბუნებრივი ისლანდიური შპატის მნიშვნელობა სამრეწველო მოწყობილობებში შემცირდა.

თუმცა მისი ადგილი ოპტიკის ისტორიაში დარჩა. ეს არის მინერალი, რომელმაც სინათლის უხილავი მიმართულება გაზომვად მოვლენად.

შეეძლო ისლანდიურ შპატს დამალული მზის ჩვენება?

ჩრდილოეთ ევროპის თქმულებებში მოხსენიებული მზის ქვა, რომლითაც თითქოს შესაძლებელი იყო მზის მიმართულების დადგენა მაშინაც კი, როდესაც მისი როდესაც მას ღრუბლები ფარავდა.

XX საუკუნეში წამოიჭრა მოსაზრება, რომ ასეთი ქვა შესაძლოა ყოფილიყო გამჭვირვალე, ძლიერ ორმაგად გარდამტეხი კალციტი.

პოლარიზებული ცის თაღი

მზის სინათლე ატმოსფეროში ჰაერის მოლეკულებისა და წვრილი ნაწილაკები. ამიტომ ცის სხვადასხვა ადგილას იქმნება სინათლის პოლარიზაციის გარკვეული ნიმუში.

მაშინაც კი, როცა თავად მზე ღრუბლებს მიღმა იმალება ან ძალიან დაბლა, ამ ნიმუშის ნაწილი შეიძლება შენარჩუნდეს.

როგორ შეიძლება იმუშაოს გამჭვირვალე კალციტმა?

ისლანდიური შპატი ცის სინათლეს ორ ერთმანეთის მიმართ მართობულად პოლარიზებულ გამოსახულებებს.

კრისტალის დატრიალებისას ამ გამოსახულებების შეფარდებითი სიკაშკაშე იცვლება. იმ მდებარეობის დადგენისას, სადაც ისინი თანაბრად კაშკაშა ჩანან, შესაძლებელია ინფორმაციის მიღება ცის სინათლის პოლარიზაციის მიმართულება.

რამდენიმე მიმართულებით გაზომვების ჩატარებით თეორიულად შესაძლებელია უხილავი მზის მდებარეობის გამოთვლა.

შესაძლებლობა მტკიცებულების ტოლი არ არის

თანამედროვე ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ გამჭვირვალე კალციტი რეალურად შეიძლება გამოყენებულ იქნეს მსგავსი ოპტიკური ნავიგაციის პრინციპისთვის.

თუმცა ტექნოლოგიური შესაძლებლობა თავისთავად არ ამტკიცებს, რომ ვიკინგების ეპოქის მეზღვაურები მართლაც ასე ახორციელებდნენ რეგულარულ ნავიგაციას.

ვიკინგების ნავიგაციასთან პირდაპირ და ერთმნიშვნელოვნად დაკავშირებული ისლანდიური შპატის ინსტრუმენტების არქეოლოგიური მტკიცებულება საკმარისი არ არის.

ამიტომ მზის ქვის ისტორია საინტერესო სივრცეში რჩება ღილაკებს, ოპტიკის ექსპერიმენტებსა და ნავიგაციის შესაძლებლობას შორის და ჯერ კიდევ უპასუხო ისტორიულ კითხვებს.

შინაგანი კომპასი მაგიურ ენაში

თუნდაც ლეგენდა საბოლოოდ დადასტურებულ ფაქტად არ მივიჩნიოთ, მზის ქვის სახეს ძლიერი სიმბოლიკა აქვს.

კრისტალი, რომელიც სინათლის მიმართულების ძიებაში გვეხმარება მაშინ, როდესაც თავად მზე არ ჩანს, შეიძლება განასახიერებდეს ორიენტაცია გაურკვეველ პირობებში.

ის ღრუბლებს არ აქრობს. ის გვეხმარება წავიკითხოთ ის, რაც ღრუბლებმა ცაზე დატოვეს.

ისლანდიური შპატი მხოლოდ ისლანდიაში მოიპოვება?

ისლანდიამ მინერალს სახელი და მნიშვნელოვანი ისტორიული მასალა მისცა, თუმცა ოპტიკური ხარისხის გამჭვირვალე კალციტი შეიძლება წარმოიქმნას და მსოფლიოს სხვა ადგილებშიც.

კალციტი მთელ მსოფლიოში უხვად გვხვდება. გაცილებით იშვიათია ადგილები, სადაც დიდი, უფერო, მცირე ჩანართებითა და ოპტიკური ჭრისთვის ვარგისობით გახდა ცნობილი.

შეიძლება თუ არა წარმოშობის დადგენა ორმაგი გამოსახულებით?

არა. სინათლის ძლიერი ორმაგი სხივის გარდატეხა კალციტის ოპტიკურ ბუნებას, თუმცა არ ამბობს, რომელ ქვეყანაში კრისტალი ჩამოყალიბდა.

მექსიკიდან მოპოვებულ გამჭვირვალე კალციტს ოპტიკურად შეუძლია იმოქმედოს ასევე როგორც ისლანდიის ისტორიულ კრისტალს.

გეოგრაფიული წარმოშობა განისაზღვრება მოპოვების დოკუმენტებით, ძველი კოლექციური ეტიკეტები და სანდო მიწოდების ჯაჭვი.

როდის უნდა ეწოდოს გამჭვირვალე კალციტს ისლანდიური შპატი?

დღეს ეს სახელწოდება ხშირად ნებისმიერი წარმოშობის საკმარისად გამჭვირვალე ოპტიკური კალციტისთვის, განსაკუთრებით რომბოედრული ნატეხებისთვის, რომლებიც ორმაგ გამოსახულებას მკაფიოდ აჩვენებს.

კოლექციური ეგზემპლარის აღწერისას სასარგებლოა ცალკე მიეთითოს მინერალი, სახეობა და ნამდვილი აღმოჩენის ადგილი.

ისლანდიური შპატი, კვარცი, ფლუორიტი თუ მინა?

გამჭვირვალე უფერო ნატეხი აუცილებლად ისლანდიური შპატი არ არის. მსგავსად შეიძლება გამოიყურებოდეს მინა, კვარცი, ფლუორიტი, თაბაშირი და სხვადასხვა სინთეზური მასალა.

კალციტი რამდენიმე თვისების ერთობლიობით ამოიცნობა: სინათლის ძლიერ ორმაგ სხივის გარდატეხას, მცირე სიმაგრეს, სრულყოფილ რომბოედრულ გახლეჩას, სიმკვრივესა და მჟავასთან რეაქციას.

ორმაგი გამოსახულება

წერტილის ან ხაზის მკვეთრი ორმაგი გამოსახულება არის ისლანდიური შპატის ერთ-ერთი საუკეთესო მინიშნება.

თუმცა ორმაგი სხივის გარდატეხა სხვა კრისტალებსაც აქვთ. ამიტომ მხოლოდ ეს მოვლენა ყოველთვის ვერ იძლევა საბოლოო პასუხს.

ისლანდიური შპატი და კვარცი

კვარცი გაცილებით უფრო მყარია და არ აქვს კალციტისთვის დამახასიათებელი სრულყოფილი რომბოედრული გახლეჩა. მისი ორმაგი გამოსახულება შეუიარაღებელი თვალით ჩვეულებრივ ნატეხში, როგორც წესი, ასეთი მკვეთრი არ არის.

ისლანდიური შპატი და მინა

ჩვეულებრივი მინა იზოტროპულია. ის სინათლეს არ ყოფს ორ ცალკე პოლარიზებულ სხივად ისე, როგორც კალციტი.

მინაში შეიძლება იყოს მრგვალი ბუშტუკები, დინების ხაზები, ჩამოსხმის ნაკერებისა და ფორმირებული ზედაპირის ნიშნები.

თუმცა ხარისხიანი ოპტიკური მინა შეიძლება სრულიად უნაკლო იყოს, ამიტომ ყველაზე სანდოა შეფასება არა მხოლოდ გარეგნობის მიხედვით, და ასევე ოპტიკურ და ფიზიკურ თვისებებს.

ისლანდიური შპატი და ფლუორიტი

ფლუორიტი შეიძლება იყოს უფერო და გამჭვირვალე, თუმცა მისი სიმაგრე დაახლოებით 4-ია, ხოლო სრულყოფილი გახლეჩა მიმდინარეობს ოთხი ოქტაედრული მიმართულებით.

გახლეჩისას ის ხშირად სამკუთხა ზედაპირებს ქმნის და ოქტაედრულ ფორმებს, და არა კალციტის რომბოედრებს.

ფლუორიტი ოპტიკურად იზოტროპულია, ამიტომ ჩვეულებრივ კრისტალში არ ავლენს კალციტისთვის დამახასიათებელ ძლიერ ორმაგ გამოსახულებას.

მჟავას ტესტი

განზავებულ მჟავასთან კალციტი ქაფდება, თუმცა ასეთი ცდა ის აზიანებს ოპტიკურ ზედაპირს.

კოლექციური ან გაპრიალებული ნატეხისთვის მისი გამოყენება უმჯობესია არ მოხდეს. ორმაგი გამოსახულების, სიმაგრის, სიმკვრივისა და გახლეჩის ნიშნები ჩვეულებრივ, უფრო უსაფრთხო პირველადი შეფასებისთვის საკმარისია.

Laboratoriniai metodai

Profesionaliam nustatymui gali būti matuojami lūžio rodikliai, tankis, optinis ženklas ir kristalografinė struktūra.

Ramanų spektroskopija ar rentgeno spindulių difrakcija gali patvirtinti, kad medžiaga yra kalcitas.

ისლანდიური შპატი კოლექციაში, მეცნიერებასა და შემოქმედებით სივრცეში

ისლანდიურ შპატს უმეტესად საკოლექციო, სასწავლო და ოპტიკური მინერალია. მისი ძლიერი ორმაგი გამოსახულება იძლევა გამოცდილებას, რომლის სრულად გადმოცემაც შეუძლებელია მხოლოდ ერთი ფოტო.

სასწავლო კრისტალი

გამჭვირვალე რომბოედრი შეიძლება გამოყენებულ იქნეს საჩვენებლად ორმაგი სხივტეხვის, კრისტალების ანიზოტროპიის, ოპტიკური ღერძი და პოლარიზაცია.

საკმარისია ქაღალდი, ნიშანი და კარგი განათება, რომ მოვლენა რთული ხელსაწყოს გარეშე გახდეს ხილული.

მინერალების კოლექციაში

ისლანდიური შპატი მშვენივრად აჩვენებს კავშირს კრისტალის ფორმას, ნაპრალოვნებისა და ოპტიკური თვისებების.

კოლექციაში მისი შენახვა შეიძლება კვარცის, ფლუორიტის, მინდვრის შპატისა და სხვა გამჭვირვალე მინერალებისგან, მათი გეომეტრიისა და სინათლის ქცევის შედარებისას.

მიუხედავად ამისა, კალციტი ფიზიკურად უნდა გამოეყოს უფრო მყარი კრისტალებისგან, რათა მათ მისი ზედაპირი არ დაკაწრონ.

ფოტოგრაფიაში

ისლანდიური შპატის ფოტოგრაფიისას შეიძლება აჩვენოთ არა მხოლოდ თავად არა მხოლოდ კრისტალს, არამედ მის მიერ შექმნილ ორმაგ გამოსახულებასაც.

დადეთ ის მკაფიო ხაზზე, ასოზე ან კონტრასტულ ნახატზე. გვერდითი განათება რომბოედრის წიბოებს გამოკვეთს, ხოლო ზემოდან განათება კრისტალის ქვეშ არსებულ გამოსახულებებს უფრო მკაფიოდ დაგანახებთ.

კრისტალის სხვადასხვა კუთხით შემობრუნებით შესაძლებელია იმის ჩვენება, როგორ მოძრაობს უჩვეულო გამოსახულება.

შემოქმედებით სივრცეში

ისლანდიური შპატი შეიძლება საწერ მაგიდასთან იდგეს, გეგმების, ესკიზების ან გადაწყვეტილებების ჩანაწერების.

მისმა ორმაგმა გამოსახულებამ შეიძლება შეგვახსენოს გადაწყვეტილების მიღებამდე შეამოწმეთ სულ მცირე ორი პერსპექტივა.

მას ასევე შეუძლია მკაფიო ყურადღების ადგილის მონიშვნა: აქ მსოფლიოს ყველა პრობლემა არ გვარდება, ხოლო ერთი მიმართულება შეირჩევა და მას დრო დაეთმობა.

სამკაულები

კალციტი შეიძლება გაიპრიალოს და სამკაულებში გამოიყენონ, თუმცა მისი სიმტკიცე მხოლოდ 3-ია, ხოლო ნაპრალოვნება — ძალიან სრულყოფილი.

ამიტომ ისლანდიური შპატი ყოველდღიური ბეჭდისთვის პრაქტიკული არ არის. ზედაპირი სწრაფად დაიკაწრება, დარტყმისგან კი ქვა შეიძლება გაიბზაროს.

ბროშა, სამკაული ან დაცული საკოლექციო ობიექტი განიცდის ნაკლები მექანიკური ზემოქმედება.

ოპტიკური დემონსტრაცია პოლარიზატორით

ორი პოლარიზაციული ფილტრით შესაძლებელია დაკვირვება, თუ როგორ ცვლის კრისტალი სინათლის მდგომარეობას.

ფილტრებისა და კრისტალის დატრიალებისას სიკაშკაშე იცვლება, ხოლო გარკვეულ პირობებში ფერადი ეფექტები შეიძლება გამოჩნდეს, რომლებიც სხვადასხვა ტალღის სიგრძის ფაზების ცვლილებებს უკავშირდება.

ეს მარტივი გზაა, ყოველდღიური გამჭვირვალე კრისტალი დაუკავშიროთ პოლარიზაციული მიკროსკოპის სამყაროსთან.

როგორ მოვუაროთ ისლანდიურ შპატს?

ისლანდიური შპატი რბილი, მტვრევადი და ძალიან ადვილად დასაშლელი მინერალი. მისი ოპტიკური ღირებულება დამოკიდებულია გამჭვირვალე, გლუვი და ნაკლებად დაზიანებული ზედაპირების.

მტვერი ზეწოლის გარეშე მოაშორეთ

ზედაპირი უმჯობესია გაწმინდოთ ძალიან რბილი მშრალი ფუნჯით, ჰაერის საფრქვევით ან სუფთა მიკრობოჭკოვანი ქსოვილით.

ძლიერმა ხეხვამ შეიძლება მცირე ნაკაწრები დატოვოს, განსაკუთრებით თუ ზედაპირზე უფრო მყარი მტვრის ან ქვიშის ნაწილაკებია.

ხანმოკლე დაბანა

თუ კრისტალის დაბანა აუცილებელია, შეიძლება მოკლედ გამოიყენოთ თბილ-ნაკლებად ცხელი წყალი და ძალიან რბილი საპონი.

დაბანის შემდეგ ფრთხილად უნდა გაავლოთ და დაუყოვნებლივ რბილი ქსოვილით გაამშრალეთ.

ხანგრძლივ ჩალბობას უმჯობესია მოერიდოთ, განსაკუთრებით თუ კრისტალში ბევრია გაყოფის მიკრობზარები ან იგი შეერთებულია სხვა მგრძნობიარე მინერალებთან.

არანაირი მჟავა

ძმარი, ლიმონის წვენი, მჟავიანი კირქვის მოსაშორებელი საშუალებები და მსგავსი საშუალებები კალციტის ზედაპირს ხსნის.

ხანმოკლე შეხებამაც კი შეიძლება დატოვოს მქრქალი ლაქა, დაამრგვალოს კიდე ან მთლიანად დააზიანოს ოპტიკური გამჭვირვალობა.

მჟავას ტესტი შესაფერისია გეოლოგიური საველე ნიმუშისთვის, თუმცა არა ლამაზი ისლანდიური შპატის ნიმუშისთვის.

ულტრაბგერითი წმენდა

უმჯობესია მოერიდოთ ულტრაბგერით წმენდას. ვიბრაციებმა შეიძლება გაფართოოს გაყოფის მიკრობზარები და გამოიწვიოს კრისტალი რომ რომბოედრული სიბრტყეების გასწვრივ დაიბზაროს.

გამჭვირვალე ნაჭერი შეიძლება ერთიანად ჩანდეს, თუმცა მის შიგნით შეიძლება უკვე იყოს ძნელად შესამჩნევი სუსტი ადგილები.

ორთქლით წმენდა

ორთქლი ქმნის მაღალ ტემპერატურას და უეცარ ტემპერატურის ცვლილებებს.

მტვრევადი, ადვილად გასაყოფი კალციტისთვის ეს უსაფრთხო წმენდის მეთოდი.

ნაკაწრებისგან დაცვა

კვარცი, ამეთვისტო, მინდვრის შპატები, ტოპაზი, კორუნდი და მრავალი სხვა მინერალი კალციტს ადვილად კაწრავს.

ისლანდიური შპატი უმჯობესია ცალკე რბილ ჩანთაში, ყუთის განყოფილებაში ან რბილ საფუძველზე.

არ უნდა ჩააგდოთ ქვების საერთო ყუთში, რომელშიც კრისტალები ერთმანეთს ეხახუნება.

დარტყმებისგან დაცვა

სრულყოფილი გაყოფა ნიშნავს, რომ საკმაოდ მცირე დარტყმაც კი შეიძლება კრისტალის დიდი ნაწილი ჩამოტეხოს.

ნიმუში მთელი ხელისგულით ან მყარი საფუძვლით დაჭერილი უნდა აიღოთ, და არა თხელი კიდით.

დაცემისას კალციტი შეიძლება შემთხვევით ნამსხვრევებად არ დაიშალოს. ის ხშირად სუფთად იყოფა კრისტალური მიმართულებების გასწვრივ, თუმცა ეს მცირე ნუგეშია, თუ მისი ულამაზესი ნაწილი ახლახან დაიკარგა.

თითის ანაბეჭდები

გლუვ გამჭვირვალე ზედაპირზე თითის ანაბეჭდები ადვილად ჩანს. კრისტალის დაჭერა უმჯობესია კიდეებით ან ნაკლებად მნიშვნელოვანი მქრქალი ნაწილით.

ანაბეჭდების მოშორება შეიძლება ოდნავ დასველებული რბილი ქსოვილით, სპირტის, მჟავიანი ან აბრაზიული საწმენდი საშუალებების გამოყენების გარეშე.

კიდევ რა არის სასარგებლო იცოდეთ ისლანდიური შპატის შესახებ?

რას გვიტოვებს ისლანდიური შპატი ჩვენს მზერაში?

ისლანდიური შპატი ერთი შეხედვით უბრალო ჩანს: გამჭვირვალე, უფერული და გამოკვეთილი ნიმუშის გარეშე.

თუმცა, როგორც კი მას ერთ წერტილზე დავდებთ, ის გვიჩვენებს, რომ გამჭვირვალობა პასიურობას არ ნიშნავს.

კალციუმის კარბონატის მისი ტრიგონული სტრუქტურა სინათლეს ყოფს ორ სხივად. ისინი სხვადასხვა სიჩქარით მოძრაობენ, სხვადასხვა მიმართულებით და ურთიერთპერპენდიკულარული პოლარიზაციის მდგომარეობებს.

იგივე კრისტალი ადვილად იყოფა რომბოედრული სიბრტყეების გასწვრივ. მისი ზედაპირები შიდა გეომეტრიას ავლენს, ხოლო ოპტიკა — სინათლის უხილავ წესრიგს.

ჰელგუსტადირის კრისტალები ისლანდიის კლდეების ღრუებიდან ევროპის ლაბორატორიებში. ისინი ხელს უწყობდნენ ორმაგი გარდატეხის, პოლარიზაციას, სინათლის ტალღურ ბუნებას, ოპტიკურ აქტივობასა და მინერალთა სამყაროს მიკროსკოპად.

მაგიაში ისლანდიური შპატი შეიძლება იქცეს ორი პერსპექტივის კრისტალში. ის გვახსენებს, რომ განსხვავებული ხედები ყოველთვის არ სხვადასხვა წყაროს ნიშნავს.

ზოგჯერ ერთი რეალობა ორი გზით აღწევს ჩვენამდე. ზოგჯერ ორივეს დანახვა გვჭირდება, რომ გავიგოთ, საიდანაც სინათლე სინამდვილეში მოდის.