Khúc xạ kế ngọc học

Khúc xạ kế ngọc học là thiết bị chủ yếu để xác định lượng các giá trị chiết suất, lưỡng chiết suất, độ tán sắc và một số tính chất quang học khác. Ngoài ra, các tính chất quang học trên còn có thể xác định bằng một số phương pháp khác: nhúng, máy đo độ phản xạ…

Chiết suất

Vậy chiết suất là gì? Chiết suất quan trọng như nào trong kiểm định đá quý?
Chiết suất của một chất được đo bằng tỷ số giữa vận tốc sóng sáng truyền trong môi trường chân không và truyền trong môi trường của chất, thường được ký hiệu bằng chữ n. Các chất đẳng hướng có chiết suất không đổi theo các phương truyền sóng khác nhau. Các chất dị hướng có chiết suất thay đổi khi thay đổi phương truyền sóng. Trong đó, chiết suất có giá trị nhỏ nhất được ký hiệu là np, lớn nhất là ng, trung gian là nm.
Trong đá quý, mỗi loại có một chỉ số chiết suất nhất định, thường không chênh lệnh nhiều giữa các phương truyền. Nên khi đo được chỉ số chiết suất của một loại đá, rất dễ để định hướng chính xác được tên loại đá quý đó. Tất nhiên, để đưa ra được kết luận chính xác, chúng ta cần thêm các cơ sở khác nữa.

Lưỡng chiết suất

Lưỡng chiết suất là hiệu hai giá trị lớn nhất và nhỏ nhất của chiết suất (ng – np)

Cách dùng khúc xạ kế

Bộ phận chính của khúc xạ kế là một bán cầu thủy tinh trong suốt có chiết suất lớn, loại khúc xạ kế thông dụng cho đá quý thường có bán cầu thủy tinh với chiếu suát là 1.86. Nguyên lý sử dụng dựa trên hiện tượng phản xạ toàn phần.

Chiết suất của đá quý phải nhỏ hơn thủy tinh (1.3 – 1.8). Đá quý phải có mặt phẳng được mài nhẵn bóng. Đặt mặt đá lên mặt bán cầu, ở giữa để một lớp dầu nhúng có giá trị chiết suất trung gian giữa thủy tinh và đá quý. Ánh sáng được chiếu tới bán cầu tinh thể, qua bán cầu, qua dầu nhúng, tới đá quý, bị phản xạ toàn phần tuân theo định luật khúc xạ.

n đá/N bán cầu = sin i / sin r

Khi r = 90 độ, thì n đá = N bán cầu nhân với sin i.

Góc i tương ứng với ranh giới giữa hai phần sáng tối của thị trường ống ngắm. Trong ống ngắm có thể nhìn thấy thang chiết suất đá quý đã được tính trước tương ứng với các giá trị góc i xác định.

Nếu đá quý là chất dị hướng, sẽ có hai đường ranh giới tương ứng với hai giá trị chiết suất của đá. Đá quý là chất đẳng hướng, thì trên thị trường ống ngắm thể hiện một vạch giá trị chiết suất duy nhất.

Để phân biệt đá quý đẳng hướng, dị hướng cần xoay viên đá một góc 90 độ, nếu khi xoay, ranh giới sáng tối trên thang đo không dịch chuyển, có nghĩa đá quý đẳng hướng. Đá quý dị hướng đặc trưng bằng 2 ranh giới sáng tối, một trong hai ranh giới dịch chuyển thì đá quý là tinh thể một trục, nếu cả hai dịch chuyển thì đá quý là tinh thể hai trục.