Pırlanta’nın Optik Özellikleri

Pırlantanın Optik Özellikleri

Elmasın mücevher olarak popülaritesinin artışında onun optik karakteristiklerinin payı büyüktür. Bu özellikler ışığın elmas içerisinde nasıl davranacağını belirleyerek böylece olağanüstü parlaklığına ve içerisindeki renk oyunlarının oluşmasına imkan sağlamaktadır. Elmasın kalitesinin tespiti için incelenmesi sırasında bu optik karakteristikler önemli bir role sahiptir. İçerisindeki inklüzyonların araştırılması sırasında önemi büyüktür çünkü optik karakteristik nedeniyle tespitleri engellenmiş olabilmektedir.

2.3.1.  Işık Nedir?

Işık; radyo ve TV oyunları, kızıl ötesi ışıklar, radar dalgaları, X-ışınları, gama ışınımları ve kozmik dalgalar gibi elektromanyetik ışın grubuna dahildir. Işık, elektromanyetik spektrumun görülebilir kısmıdır ve büyük hacimde bir dalga şekline dağılım gösterebilir. Elektromanyetik dalgalar gibi ışık da dalgaboyu (A) ve onun büyüklüğü ile ifade edilir. Işığın dalga boyu görülebilir rengi tanımlamaya yarar.

Gün ışığı çok farklı dalga boylarında ışınlardan oluşmaktadır. Görülebilir spektrum aşağıda ki şekil de gösterildiği gibi bir gökkuşağına veya bir cam prizma içerisinden geçen ışının renklere ayrılması olayları ile örneklenebilir. Bu şekilde bir ışık disperse olduğunda farklı renk bileşenlerine ayrılmaktadır şeklinde bir genelleme yapılabilmektedir.

2.3.2 Işığın pırlanta içerisindeki davranışı

Elmasın parlaklığının ve yanardönerliğini kaynağını anlamak için optik fiziğin temel kurallarından bir kaçına göz atılması gereklidir. Bir ışık ışını pürüzsüz opak bir yüzeye düştüğünde (örneğin bir ayna) yansıyacaktır. Bu olay “yansıma” olarak bilinir. Eğer ışık ışını transparan bir madde üzerine düşerse (örneğin cam, elmas, su) ışığın bir bölümü yansırken bir bölümü de madde içerisine girerek kırılır. Bu fenomene “ışığın kırılması” denir. Işık dik bir yüzeye geldiğinde ise kırılma olmaz ve ışık kırılmadan yoluna devam eder.

Elektromanyetik spektrum

Elektromanyetik spektrum

Görülebilir spektrumdaki renkler

Görülebilir spektrumdaki renkler

2.3.2.1  Pırlanta da Yansıma

Elmas gibi pürüzsüz bir yüzeyin varlığında ışık yansımaya uğrar. Aynı fenomen ayna yüzeyine gelen ışık ışını için de geçerlidir.

Optik fizikte bütün açılar “normal” olarak adlandırılan bir açıyla kıyaslanarak belirlenir. Yansıma yüzeyine dik olarak uzanan sanal bir düzlem varsayılırsa ışının yansımaya uğradığı yüzeyle temas ettiği nokta normal ekseni olur. Yansıma fenomeninde yansıma açısı (r), geliş açısına (i) eşit olarak kabul edilir.

pırlanta yüzeyinde tam yansıma

pırlanta yüzeyinde tam yansıma

2.3.2.2     Pırlanta da Işığın Kırılması ve kırılma indisi

Işık optik olarak transparan bir yüzeyde girdiğinde ışığın bir kısmı yansır ancak bir kısmı da madde içerisine girerek kırılmaya uğrayarak yansır. Aşağıdaki şekiller de elmas içerisinden geçen ışığın izlediği yollar gösterilmektedir.

Işığın pırlanta içerisinde kırılması

Işığın pırlanta içerisinde kırılması

Işık ışını optik açıdan zayıf bir ortamdan (hava) optik olarak yoğun bir ortama (elmas) girdiğinde normale (N) yaklaşarak kırılmaya uğrar .

Eğer ışık optik olarak yoğun bir ortamdan (elmas) optik olarak zayıf bir ortama geçerse (hava) az önceki olayın tam tersi oluşur yani ışın normalden uzaklaşarak kırılmaya uğrar.

Bir maddenin kırılma indeksi (n), ışığın geliş açısına ve kırılma açısına bağlı olarak aşağıdaki formülasyona göre hesaplanır :

Her madde sonuç olarak optik yoğunluğuna bağlı olarak değişen bir kırılma indeksine

elmas kırılma indisi hesaplama

elmas kırılma indisi hesaplama

(n) sahip olmaktadır. Kırılma indeksi büyüdükçe ışık madde içerisine girerken daha çok kırınıma uğrayacaktır. Kırılma indeksi ayrıca belli maddelerde ışığın yavaşlamasının da bir derecesidir:

*      Havanın kırılma indisi yaklaşık l’dir ve buda demek olur ki hava içerisindeki ışık hızının yaklaşık değeri vakum ortamındaki ışık hızına eşittir (300.000 km/sn).

*      Suyun kırılma indisi 1.33 değerindedir. Bu demektir ki su içerisindeki ışığın hızı vakum ortamındaki hızından 1.33 kat daha yavaştır. Bu yaklaşık saniyede 226.000 km olarak hesaplanabilir.

*      Elmasın kırılma indisi yaklaşık 2.42 değerindedir. Bu demektir ki elmas içerisindeki ışığın hızı, vakum ortamındaki ışık hızından 2.42 kat daha yavaştır. Bu da yaklaşık 124.000 km/sn değerindedir.

2.3.2.3    Elmas da Kritik açı ( = total yansıma açısı)

Elmasın parlaklığından anlaşıldığı üzere elmas içerisinden geçen ışık kırılıma uğradıktan sonra elmas içerisinden dışarıya da çıkmaktadır. Işık elmastan ayrıldığı yolu izlerken optik olarak yoğun bölgeden (elmas) optik olarak zayıf (hava) bölgeye geçer. Böylece ışın normalden uzaklaşarak kırılıma uğrar. Bu olayın tam tersi ışık taş içerisine geçerken gerçekleşir.

Işın kesin bir değerdeki geliş açısıyla (i) geldiğinde, yansıma açısı (r) 90° olacaktır. Yani ışık elmas içinden dışarı çıkamayıp elmas yüzeyini takip eder. Bu belirli açı “kritik açı” veya “total yansıma açısı” olarak adlandırılır. Elmas içerisinden havaya geçiş yaparken kritik açı 24,4° olarak hesaplanmıştır. Bu da demektir ki bir ışık demetinin geliş açısı 24,4’den büyük olduğu zaman elmas içerisinden geçer ve bir faset üzerine düşerek taş içerisinde geri yansır.

Aşağıdaki şekilde gösterildiği üzere ışının hareketi geliş açısının büyümesi ile yeniden yapılanmaktadır.

Geliş açısının kritik açıdan (24,4°) küçük olduğu zaman ışığın izlediği yol Kırılma kanunlarına göre ışın elması terk eder, (i <r)

Geliş açısının kritik açıdan (24,4°) küçük olduğu zaman ışığın izlediği yol Kırılma kanunlarına göre ışın elması terk eder, (i <r)

geliş açısının kritik açıdan büyük olduğu durumda ışığın izlediği yol. Işık ışını elmas içerisinde kırılma kanunlarına bağlı olarak total yansımaya uğrar.

geliş açısının kritik açıdan büyük olduğu durumda ışığın izlediği yol.
Işık ışını elmas içerisinde kırılma kanunlarına bağlı olarak total yansımaya uğrar.

Geliş açısının kritik açıya eşit olduğu durumda ışığın izlediği yol. Işık ışını engellenir ve taş yüzeyine paralel biryön izler. (¡=24,4; r=90°)

Geliş açısının kritik açıya eşit olduğu durumda ışığın izlediği yol. Işık ışını engellenir ve taş yüzeyine paralel biryön izler. (¡=24,4; r=90°)

2.3.2.4  Elmas İçerisinde Işığın Yansıma katsayısı

Yansıma katsayısı yüzeyden yansıyan ışığın büyüklüğünün gelen ışının büyüklüğüne oranı olarak hesaplanır.Bir maddenin yansıma katsayısı geliş açısı (i), kırılma indisi ve gelen açının dalga boyuna bağlıdır.

2.3.3 Pırlanta da Optik özellikler sonucu oluşan efektler

2.3.3.I.  Pırlanta da Parlaklık

Parlaklık veya ışığın elmas içerisinden dışarıya çıkması, elmasın yüksek kırılma indisinin bir sonucudur. Pırlanta kesim biçiminde şekillendirilmiş bir elmas diğer parlatılmış elmaslar gibi bu parlaklık kalitesini optimum seviyede verecek şekilde biçimlendirilirler.

Elmasın parlaklığına neden olan ışığın izlediği yolların

Elmasın parlaklığına neden olan ışığın izlediği yollar

Pırlantalar bütün ışığın taç kısmından girerek diğer tarafından tabla kısmını takip ederek ayrılacak şekilde tasarlanırlar. Tabla bölgesine gelen ışın, taç fasetlerinden itibaren pırlantayı terk eder. Bu prosesin iki boyutlu bir proses değil üç boyutta gerçekleşen bir oluşum olduğunun göz önüne alınması gereklidir.

2.3.3.2.  Pırlanta da Dispersiyon

Dispersiyon veya taşın, pırlantanın  parıldama durumu farklı dalga boylarında kırılma indisinde olan değişikler nedeniyle ortaya çıkan bir durumdur. Işık taştan ayrılırken kırılmaya uğrar. Bu kırınım her dalga boyunda aynı güçte değildir bu nedenle aynı renkleri de oluşturmamaktadır. Bu dalga boylarının ayrı oluşundan ileri gelen beyaz ışığın farklı renklerin oluşturmasına dispersiyon denir.

Pırlanta da dispersiyon oluşumu

Pırlanta da dispersiyon oluşumu

Kırılma indislerine göre farklı dalga boylarında ışınların oluşturduğu renkler açıklanmıştır. Işının izlediği yol en yüksek dalga boyunda (mor) en yüksek kırılma indisine sahiptir ve bu nedenle en az kırınıma uğrayan ışındır. Dispersiyon kırılma indisleri arasındaki farklılıklar nedeniyle mordan kırmızıya renk oluşumuna imkan verir.

Dalga boyuna ve kırılma indekslerin göre görünür spektrumda farklı renklerin oluşumu

Dalga boyuna ve kırılma indekslerin göre görünür spektrumda farklı renklerin oluşumu

Elmasın dispersiyon katsayısı 0,044’dür. Dispersiyon ancak elmastan havaya geçerken oluşması gibi bir ışık ışınının birtransparan ortamdan diğerine farklı kırılma indislerinde geçerse oluşabilir. Optik yoğun ortamdan daha az yoğun ortama geçerken ve geliş açısının (i) kritik açıya göre (24,4) en büyük olduğu durumda görünür hal almaktadır.

2.3.3.3.  Azalma efekti

Elmas içerisinde oluşan karakteristikler gerçekte olduklarından daha fazla yüzeye yakın görünmektedirler. ‘Azalma efekti1 olarak adlandırılan bu fenomen, ışığın tıpkı gözlerin lens kısmından geçerken olduğu gibi havadan elmasa geçerken kırılmasının bir sonucu olarak oluşmaktadır.

Azalma etkisi

 

Şeklimizde bir inklüzyonu incelerken ışığın izlediği yol gösterilmektedir. Bu şekilden ayrıca görünür veya optik derinliğin (Pl*), gerçek derinlik (Pl) ile matematiksel ilişkisi kurulabilir

 

 

Bir elmasın berraklığını değerlendirirken içerisindeki inklüzyonun gerçekte göründüğünden 2,42 kere daha derinde olduğu göz önüne alınmalıdır. Bu durum elmasın yeniden kesilmesine ihtiyaç duyulması gibi çok önemli sonuçlar doğurabilir. Yanlış bir kesim işlemi taşın büyük miktarda ağırlık kaybetmesine neden olabilir. Gerçek derinlik = 2,42 x görünür derinlik.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Etiketler:

Cevapla

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Required fields are marked *

*

Şu HTML etiketlerini ve özelliklerini kullanabilirsiniz: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>