Pleokroizmus

A kordierit pleokroizmusa polarizáló szűrővel mutatva

A turmalin pleokroizmusa polarizáló szűrő forgatásával látható

A pleokroizmus (a görög πλέων, több és a χρῶμα, szín szavakból) optikai jelenség, ahol egy anyagnak több színe van eltérő szögben tekintve, különösen polarizált fény esetén.

Háttere

Az anizotrop kristályok optikai tulajdonságai a fényiránnyal változnak. Az elektromos mező iránya határozza meg a fény polarizációját, és a kristályok eltérően reagálnak a szög változásakor. E kristályok egy vagy két optikai tengellyel rendelkeznek. Ha a fényabszorpció az optikai tengellyel bezárt szöggel változik, pleokroizmus lép fel.

Az anizotrop kristályokban kettős törés lép fel, ahol az eltérő polarizációjú fényt eltérő mértékben töri a kristály, így eltérő utat jár be abban. A fénysugár részei ezután eltérő utat jár be, és eltérő sebességgel halad. A kristályt egy szögben megfigyelve egyes utak és polarizációk kombinációja jelenik meg, eltérő színű elnyelt fénnyel. Más szögben megfigyelve a kristályon áthaladó fény más utak és polarizációk kombinációjából áll, szintén saját színnel. Az áthaladó fény így eltérő színű eltérő szögből nézve, így úgy tűnik, mintha több eltérő színe lenne a kristálynak.

A tetragonális, trigonális és hexagonális kristályok csak 2 színt mutathatnak (dikroizmus), az ortorombos, monoklin és triklin kristályok 3-at (trikroizmus). Például a két optikai tengellyel rendelkező hipersztén eltérő elrendezésben lehet vörös, sárga vagy kék. Köbös kristályokban nem történhet pleokroizmus. A turmalinban erős pleokroizmus jelentkezik. A köveket néha úgy állítják be, hogy mutassanak vagy elrejtsék a pleokroizmust színek és jellemzőik alapján.

Az egyes színek maximuma a fő optikai vektorral párhuzamosan polarizált fény esetén van jelen. Az iránytengelyek X-szel, Y-nal, Z-vel, a törésmutatóéi α-val, β-val és γ-val vannak jelölve. E tengelyek konoszkópos interferenciaminta révén határozhatók meg a kristály kinézetéből. Két optikai tengely esetén a tengelyek hegyesszögű felezője Z-t ad pozitív, X-et negatív kristályok esetén, a tompaszögű az ellentétes tengelyt (X, illetve Z) adja. Ezekre merőleges az Y-tengely. A színt az egyes irányokkal párhuzamos polarizációval mérik. Az abszorpciós képlet az egyes tengelyekkel párhuzamos abszorpció mértékét méri, ahol $X<Y<Z$ – az X-tengelyen a legkisebb, a Z-n a legnagyobb az abszorpció.

Ásványtanban, gemmológiában

A pleokroizmus nagyon hasznos az ásványtanban és a gemmológiában ásványok és kövek azonosítására, mivel az eltérő szögekből látható színek számával azonosítható a lehetséges kristályszerkezet, így segítheti a besorolást. A különben nagyon hasonló ásványok gyakran eltérő pleokroizmust mutatnak. Ilyen esetekben az ásvány vékony részét használják és vizsgálják polarizált fényben petrografikus mikroszkóppal. További, e tulajdonságot ásványazonosítás céljából használó eszköz a dikroszkóp.

Pleokroizmust mutató ásványok

Bíbor-ibolya

• ametiszt (gyenge): eltérő bíbor árnyalatok
• andaluzit (erős): zöld-barna/sötétvörös/bíbor
• berill (közepes): bíbor/színtelen
• korund (erős): bíbor/narancs
• hipersztén (erős): bíbor/narancs
• szpodumén (kunzit) (erős): bíbor/színtelen/rózsaszín
• turmalin (erős): halvány bíbor/bíbor
• putnizit: halvány bíbor/kékesszürke

Kék

• Akvamarin (közepes): színtelen/világoskék/sötétkék
• alexandrit (erős): sötétvörös-bíbor/narancs/zöld
• apatit (erős): kék-sárga/kék-színtelen
• benitoit (erős): színtelen/sötétkék
• kordierit (iolit) (ortorombos, nagyon erős): halványsárga/ibolya/halványkék
• korund (erős): sötétibolya-kék/világoskék-zöld
• tanzanit (zoizit) (erős): kék/vörös-ibolya/sárgászöld
• topáz (nagyon gyenge): színtelen/halványkék/rózsaszín
• turmalin (erős): sötétkék/világoskék
• cirkon (erős): kék/színtelen/szürke

Zöld

• alexandrit (erős): sötétvörös/narancs/zöld
• andaluzit (erős): barnászöld/sötétvörös
• korund (erős): zöld/sárgászöld
• smaragd (erős): zöld/kékeszöld
• peridot (gyenge): sárgászöld/zöld/színtelen
• titanit (közepes): barnászöld/kékeszöld
• turmalin (erős): kékeszöld/barnászöld/sárgászöld
• cirkon (gyenge): zöldesbarna/zöld
• kornerupin (erős): zöld/halvány sárgásbarna/vörösbarna
• hiddenit (erős): kékeszöld/smaragdzöld/sárgászöld

Sárga

• citrin (nagyon gyenge): különböző halványsárga árnyalatok
• krizoberill (nagyon gyenge): vörösessárga/sárgászöld/zöld
• korund (gyenge): sárga/halványsárga
• danburit (gyenge): nagyon halvány sárga/halványsárga
• kazolit (gyenge): halványsárga/szürke
• ortokláz (gyenge): különböző halványsárga árnyalatok
• fenacit (közepes): színtelen/sárgásnarancs
• szpodumén (közepes): különböző halványsárga árnyalatok
• topáz (közepes): világosbarna/sárga/sárgásnarancs
• turmalin (közepes): halványsárga/sötétsárga
• cirkon (gyenge): világosbarna/sárga
• hornblende (erős): világoszöld/sötétzöld/sárga/barna
• szegnitit (gyenge): halvány-közepes sárga

Barna, narancs

• korund (erős): sárgásbarna/narancs
• topáz (közepes): barnássárga/enyhe barnássárga
• turmalin (nagyon gyenge): sötétbarna/világosbarna
• cirkon (nagyon gyenge): barnásvörös/barnássárga
• biotit (közepes): barna

Vörös és rózsaszín

• alexandrit (erős): sötétvörös/narancs/zöld
• andaluzit (erős): sötétvörös/barnásvörös
• korund (erős): ibolyásvörös/narancsvörös
• morganit (közepes): világos vörös/vörös-ibolya
• turmalin (erős): sötétvörös/világos vörös
• cirkon (közepes): bíbor/vörösbarna