Блеск

Падающий на минерал световой поток частью отбрасывается назад, причем частота колебаний не претерпевает изменений. Этот отраженный свет и создает впечатление блеска минерала. Интенсивность блеска, т. е. количество отраженного света, тем больше, чем резче разница между скоростями света при переходе его в кристаллическую среду, т. е. чем больше показатель преломления минерала. Блеск не зависит от окраски минералов.

Зная показатели преломления минералов, для подавляющего большинства минералов нетрудно вычислить показатель отражения света R по формуле Френеля:

R=(N-1/N+1)2, 
где R-показатель отражения; 
N - средний показатель преломления минерала по отношению к воздуху. 

Подставляя в эту формулу ряд определенных значений N, легко изобразить графическим путем - в виде кривой - зависимость показателя отражения (блеска) от показателя преломления (рис. 20). Кривая, как видим, имеет минимум для N = 1, к которому близок показатель преломления воздуха. Так как подавляющая масса минералов обладает показателями преломления выше единицы, то интересующие нас значения показателя отражения R будут располагаться вправо от этого минимума.

Давно установленные чисто практическим путем градации интенсивностей блеска минералов почти точно укладываются в следующую ступенчатую шкалу:

1. Стеклянный блеск, свойственный минералам с N = 1,3-1,9. Сюда принадлежат: лед (N = 1,309), криолит (N=1,34-1,36), флюорит (N = 1,43), кварц (N = 1,544); далее следуют многочисленные галоидные соединения, карбонаты, сульфаты, силикаты и другие кислородные соли; заканчивается этот ряд такими минералами, как шпинель (N = 1,73), корунд (N = 1,77) и гранаты (N до 1,84).
2. Алмазный блеск, характерный для минералов с N = 1,9-2,6. В качестве примеров сюда следует отнести: циркон (N = 1,92-1,96), касситерит (N = 1,99-2,09), самородную серу с алмазным блеском на плоскостях граней (N = 2, 04), сфалерит (N = 2,3-2,4), алмаз (N = 2,40-2,46), рутил (N = 2,62), часто обладающий полуметаллическим блеском, свойственным густоокрашенным разностям.
3. Полуметаллический блеск прозрачных и полупрозрачных минералов с показателями преломления (для Li - света) N = 2,6 - 3,0. Примеры: алабандин (N = 2,70), куприт (N = 2,85), киноварь (N = 2,91), гематит (N = 3,01).
4. Металлический блеск минералов с показателями преломления выше 3. В порядке возрастающей отражательной способности приведем следующие примеры: пиролюзит (кристаллический), молибденит, антимонит, галенит, халькопирит, пирит, висмут и др.

Рис. 20. Зависимость показателя отражения света (R) от показателя преломления (N) минералов

Влево от минимума (см. рис. 20) кривая отражательной способности круто поднимается вверх. В эту область, с показателями преломления менее единицы, попадают лишь некоторые чистые (самородные) металлы: серебро (N = 0,18), золото (N=0,36), медь (N = 0,64) и др.

Необходимо указать, что при определении отражательной способности непрозрачных минералов, кроме показателей преломления, нельзя не учитывать также коэффициента поглощения К данной среды. Для этих случаев показатель отражения R выражается следующей формулой (для оптически изотропных сечений минералов):

R=((N-1)²+N²K²)/((N+1)²+N²K²)

Это означает, что для непрозрачных минералов величины показателей отражения в действительности будут несколько выше, чем это определяется по формуле Френеля. Этим легко объясняются кажущиеся редкие исключения из приведенного выше положения. Например, магнетит обладает показателем преломления 2,42, т. е. должен был бы иметь алмазный блеск, однако, благодаря непрозрачности, т. е. значительному поглощению света, показатель отражения несколько повысится, перейдя на диаграмме (рис. 20) в полосу полуметаллических блесков.

Рис. 21. Относительная распространенность минералов с различными показателями преломления

Если мы зададимся вопросами, какие же блески в минеральном царстве преобладают, то, распределив все прозрачные и просвечивающие минералы по среднему показателю преломления (рис. 21), увидим отчетливо выраженный широкий максимум для значений 1,5-1,7. Подсчет показывает, что на долю минералов со стеклянным блеском приходится около 70% природных соединений с показателями преломления, не превышающими 1,9. Другая группа, правда менее многочисленная, приходится на минералы с металлическим блеском. Однако эти металлические блески настолько характерны для целого ряда важных в практическом отношении минералов, что многие из последних раньше носили свое название (а в немецком языке и до сих пор называются) по этому признаку; например: галенит (свинцовый блеск), халькозин (медный блеск), антимонит (сурьмяный блеск), кобальтин (кобальтовый блеск), гематит (железный блеск) и т. д.

Вторым важным фактором (независимо от показателей преломления и поглощения света), влияющим на результат отражения света, является характер поверхности, от которой происходит отражение.

Выше мы рассмотрели блески минералов, обусловленные зеркально гладкими поверхностями (т. е. гранями кристаллов и плоскостями спайности). Но если минерал в изломе имеет не идеально гладкую, а скрытобугорчатую или ямчатую поверхность, то стеклянные, алмазные и другие блески приобретают чуть тусклый оттенок. Отраженный свет при этом частично теряет свою упорядоченность, подвергаясь некоторому рассеиванию. Создается жировой или, как чаще говорят, жирный блеск. В этом явлении мы можем наглядно убедиться, если проследим за изменением блеска в свежем изломе каменной соли во влажном воздухе. Через несколько дней блестящие поверхности нам будут казаться как бы покрытыми тончайшей пленкой жира. Особенно это будет заметно в сравнении с плоскостями свежих сколов или вовсе выветрелыми поверхностями. Наиболее типичными примерами жирного блеска могут служить блеск самородной серы в изломе или блеск элеолита (нефелина), подвергшегося едва заметному разложению.

Поверхности с более грубо выраженной неровностью обладают восковым блеском. Особенно это характерно для скрытокристаллических масс и твердых светлоокрашенных гелей. Таковы, например, часто встречающиеся блески кремней, коллоидных масс минералов группы галлуазита и др.

Наконец, если тонкодисперсные массы вдобавок обладают тонкой пористостью, то в этом случае падающий свет полностью рассеивается в самых различных направлениях. Микроскопические поры являются своего рода "ловушками" для света. Поверхности такого рода носят название матовых. Примерами могут служить: мел, каолин (в сухом состоянии), различные охры, сажистый пиролюзит (MnO₂), тонкопористые массы гидроокислов железа и т. д.

Для некоторых минералов, обладающих явно выраженной ориентировкой элементов строения в одном или двух измерениях в пространстве, наблюдается своеобразное явление, связанное с блеском, так называемый отлив минерала.

В минералах с параллельноволокнистым строением (асбест, немалит, селенит и др.) мы всегда наблюдаем типичный шелковистый отлив. Прозрачные минералы, обладающие слоистой кристаллической структурой и, в связи с этим, резко выраженной совершенной спайностью, имеют характерный перламутровый отлив (примеры: мусковит, пластинчатый гипс, тальк и др.). В том, что появление перламутрового блеска связано именно со слоистостью, легко убедиться, если мы сложим в пачку тонкие покровные или оконные стекла и взглянем на них сверху. Мы, действительно, увидим своеобразный отлив, совершенно похожий на блеск жемчужин.