Полихроизм

Определение "Полихроизм" в словаре Брокгауза и Ефрона

Полихроизм
Полихроизм*

(плеохроизм). — Поглощение лучистой энергии весомой материей зависит от толщины слоя последней, от длины волны исследуемого луча и от химического состава исследуемого тела; такая связь обща всем 3 состояниям весомой материи, в том числе и кристаллам. Степень поглощения в разных кристаллах различна как для лучей одной и той же длины волны, так и различных длин волн. Благодаря этому свойству спектры поглощения различных химических соединений крайне разнообразны и часто являются исчерченными темными поперечными линиями и полосами (полосами поглощения); благодаря этому же многие кристаллы (равно как и газы, и пары, и жидкости) являются резко окрашенными (зеленый цвет медных соединений, красный и желтый цвет хромовых и т. п.). Окраска таких кристаллов называется идиохроматической, характер спектра поглощения таких соединений зависит от их химической молекулы и потому будет одинаков для одного и того же химического соединения, будем ли мы исследовать последнее в кристаллическом или в жидком виде (достаточно крепкие растворы). Но окраска кристаллов может быть и случайная и зависит от различных красящих веществ, попавших в кристалл во время роста его; такая окраска называется аллохроматической. Красящие вещества могут окрашивать кристалл равномерно или неравномерно — пятнами. На аллохроматически однородно окрашенных минералах констатированы и изучены явления П. П. называют свойство двупреломляющих кристаллов поглощать лучистую энергию по различным направлениям неодинаково. Если эта неодинаковость поглощения резко выражена для лучей видимых, то такой полихроичный кристалл будет казаться нам окрашенным различно — в зависимости от направления, по которому мы будем пропускать через него пучок белого света; например, если вырезать из минерала турмалина кубик так, чтобы одни его грани были перпендикулярны, а другие — параллельны главной оси кристалла, и рассматривать такой кубик в проходящем свете, то по направлению главной оси он окажется непрозрачным или почти непрозрачным, в направлении же, параллельном этой оси, явится окрашенным в зеленый, бурый, синий или розовый цвет, смотря по образцу. Если такой же кубик вырезать из ромбического минерала кордиерита так, чтобы плоскости куба были параллельны трем пинакоидам, то по направлению макрооси кубик явится окрашенным в желтый цвет, по направлению вертикальной — в синий, а по брахиоси — в грязно-голубой. Резкий П. проявляют, кроме турмалина и кордиерита, весьма немногие минералы: эпидот, роговая обманка, пеннин, апофиллит, апатит, циркон, аксинит, андалузит, рубин, сапфир, некоторые топазы и бериллы. Для того, чтобы констатировать П. в большинства других окрашенных минералов, прибегают к особым приборам — или к спектроскопу, или к лупе Гайдингера. Последний прибор состоит из латунной трубки в несколько стм длиною, внутри которой находится ромбоэдр известкового шпата; к двум конечным взаимно параллельным плоскостям его приклеены стеклянные призмы так, чтобы последние образовали прямой угол с параллельными вершинными ребрами ромбоэдра; на одном конце трубки находится отверстие, на другом — лупа. Если смотреть в последнюю, то вследствие двупреломления в известковом шпате будут видны два соприкасающиеся изображения отверстия, поляризованные — одно параллельно, а другое перпендикулярно главному сечению ромбоэдра. Если к отверстию прикрепить изучаемый кристалл и привести его в такое положение, чтобы одна из линий его погашения совпала с главным сечением шпата, то каждое из двух изображений отверстия будет заключать в себе только колебания одного из двух лучей, преломленных кристаллом, и потому даже при малом различии в поглощениях (см. Поляризация света) этих лучей этого различия все же будет достаточно для того, чтобы два соприкасающихся изображения явились различно окрашенными. Исследования лупой Гайдингера могут быть только качественными и не лишены некоторой доли субъективности. Для количественных исследований нужно обратиться к довольно сложным спектрофотометрам (см.). Работы последних лет показали, что П. обнаруживаются не только для видимых лучей, но и для инфракрасных и ультрафиолетовых; так, например, бесцветные кристаллы гемиммелитовой, нитроанисовой и коричной кислот все же полихроичны, но только для лучей ультрафиолетовых; турмалин же и андалузит оказываются полихроичными и для видимых лучей спектра, и для ультрафиолетовых. На прилагаемых рисунках представлены спектры поглощения видимых и ультрафиолетовых лучей для турмалина (фиг. 1) и коричной кислоты (фиг. 2).

Фиг. 1. Турмалин.

Фиг. 2. Коричная кислота.

Мы видим, что у турмалина погашен весь спектр обыкновенного луча, у коричной же кислоты только край ультрафиолетовой части.

Одноосные кристаллы. Различие поглощения света в зависимости от направления проходящего луча иногда называют в данном частном случае дихроизмом. Исследования Гайдингера, Грайлиха, Беккереля и др. показали, что у одноосных кристаллов поглощение световых колебаний, перпендикулярных к оси (т. е. колебаний луча обыкновенного), не зависит от направления, но для колебаний луча необыкновенного поглощение изменяется в зависимости от наклонения этого луча к оси, приближаясь к поглощению обыкновенного луча по мере приближения необыкновенного луча к оси. Бабинэ думал, что открыл общий закон, указав, что в одноосных кристаллах поглощается более сильно луч, обладающий меньшей скоростью, но последующие исследования указали несколько исключений. Работа Г. Беккереля (1888 г.) позволила ему сделать вывод, что поглощение необыкновенного луча изменяется таким образом, как будто бы данное колебание состоит из двух — одного перпендикулярного оси (соответствующего обыкновенному лучу), другого параллельного оси.

П. двуосных кристаллов. В кристаллах ромбической системы остается всегда неизменным поглощение того луча, которого скорость постоянна в данном главном сечении. Так, поглощение колебания, параллельного О Ζ, всегда одинаково в различных направлениях плоскости ΧΟΥ, то же для колебания, параллельного ΟΥ и плоскости ΖΟΧ.


Фиг. 3.

Для всякого другого луча поглощение колеблется между 2 соответствующими главными поглощениями. Таким образом, если рассматривать в обыкновенном свете кристалл по направлению ОХ, то цвет его будет зависеть от совокупности двух главных поглощений О Ζ и ОY; по направлению ОY цвет будет зависеть от совокупности поглощений OZ и ОХ и в направлении OZ от совокупности поглощений ОХ и ΟΥ. Поэтому ромбический кристалл имеет три главные окраски. Оси ΟΧ, ΟΥ и О Ζ суть главные оси поглощения для всех цветов, и явления поглощения располагаются симметрично по отношению этих осей. В одноклиномерной (моносимметрической) системе уже только одна из главных осей поглощения совпадает с осью симметрии, а две другие содержатся в плоскости симметрии. Кристаллы асимметрической системы не подвергались еще обстоятельным исследованиям. П. можно вызвать и искусственно, напр. Сенармон получал из растворов азотнокислого стронция, окрашенных кампешевым деревом, кристаллы этой соли с ясно выраженным П. Такое же влияние оказывают иногда и механические воздействия; так, напр., Лазо удалось при помощи давления вызвать явления П. в кубах рогового серебра (AgCl). Грайлих, Малляр, Фойхт и Друде пытались в различное время дать общую математическую теорию поглощения света кристаллами, исходя из построений, аналогичных эллипсоиду оптической упругости; но новейшие исследования над поглощением кристаллами инфракрасных лучей (Рунге, Пашен, Меррит, Кенигсбергер) противоречат этой теории. Если же вспомнить, что П. изучался почти исключительно на кристаллах аллохроматической окраски, т. е. кристаллах неоднородных и к тому же часто неопределенного химического состава, что П. в ультрафиолетовой части спектра явление крайне редкое (6 случаев на 200 изученных кристаллов), что спектры поглощения кристаллов определенных химических соединений и их растворов одинаковы, то можно усомниться в том, что П. свойствен всем двупреломляющим кристаллам.

Литература. Общие сочинения: Groth, "Physikalische Krystallographie"; Liebisch, "Physikalische Krystallographie"; Soret, "Elements de Cristallographie physique". Специальные сочинения и статьи: Wollaston, "Phil. Trans." (1804, 428); Brewster, "Phil. Trans." (1819, 11); Biot, "Bull. Soc. philom." (1819, 109, 129); Arago, "Journ. de Phys." (1820, XC, 41); Herschel, "Trait é de la lumiè re" (Пар., 1833, 222); Haidinger, "Pogg. Ann." (1844, LXI, 295; 1845, LXV, 1); Babinet, "С. R." (1838, VII, 832); Grailich, "Krystallogr. opt. Unters." (1858, 56); Senarmont, "Ann. de Chim." (1854, XLI, 319); E. Mallard, "Cristall." (II, 353); Voigt und Drude, "Zeit schr. f. Krystallogr." (1887, XIII, 567); H. Becquerel, "Rech. sur les variations des spectres de l'absorption dans les cristaux" (thè se, П., 1888); V. Agafonoff, "С. R." (1896, 490); "Журнал Физ.-хим. общ." (1896, 200); K önigsherger, "Wiedem. Annalen" (189 7, т. 61, тетр. 4, 687).

В. Аг.