Pleokroism

Pleokroism (från grekiska: ”πλεων” = pléon för ’mer’ och ”χρωμα=chroma för ’färg’) är en inre optisk egenskap hos färgade anisotropa mineral och kemiska ämnen. Vid pleokroism är ljusabsorptionen olika i de olika kristallaxlarnas riktning ^[1]. Skillnaden kan vara olika stark absorption – svagare eller starkare färg – eller så är den spektrala absorptionsfördelningen olika – exempelvis kan en kristall se rödaktig ut i den ena axelriktningen och blåaktig i annan axelriktning. Anisotropa ämnen som tillhör det hexagonala, trigonala eller tetragonala kristallsystemet kan uppvisa två olika axelfärger. Detta benämns ibland dikroism, (tvåfärgad). Ämnen som tillhör det ortorombiska, monoklina eller triklina kristallsystemet kan uppvisa tre olika axelfärger. Detta benämns ibland trikroism, (trefärgad)^[2]. Betraktas ämnet i sned vinkel mellan de olika axlarna blir resultatet en blandning av de olika axelfärgerna^[2]. Pleokroism uppträder inte i isotropa ämnen såsom amorfa, det vill säga icke kristallina ämnen, och inte heller i mineral tillhörande det kubiska kristallsystemet. Men om isotropa ämnen utsätts för exempelvis enkelsidigt tryck kan pleokroism uppträda^[2]. Alla naturliga ädelstenar som uppvisar pleokroism är dubbelbrytande.

.

Endast ett fåtal mineral har så stark pleokroism att det kan ses med blotta ögat. I övriga fall måste instrument användas för att fastställa pleokroism.

Dikroskop

För att lättare kunna se pleokroism använder man sig av planpolariserat ljus. Antingen används filter i form av plana skivor som nästan helt polariserar ljuset i en riktning. Sådant filter används även i polaroidsolglasögon för att blockera reflexer från horisontella ytor. Eller så används en klar färglös kalcitkristall vilken genom kacitens starka dubbelbrytning delar upp ljuset i två olika strålgångar, i vilka ljuset är helt polariserat vinkelrät mot varandra. Det går också att få fram delvis planpolariseat ljus via reflektion.

Det ämne som ska analyseras betraktas från flera olika håll och även i vridna lägen i förhållande till polarisationsriktningen hos dikroskopet.

Polarisationsfilter

Två plana filter är monterade i en ram med polarisationsriktningen vinkelrät mot varandra. Vid pleokroism ser det analyserade ämnets färg olika ut genom de två filtren.

Haidingers^[3]lupp

En kacitkristall är placerad inne i ett litet rör. Ljuset släpps in genom en liten fyrkantig öppning i ena ändan av röret. Kalcitkristallen delar upp ljuset i två strålgångar och man betraktar resultatet genom en lins i rörets andra ände. Det rörformiga utförandet gör det enkelt att vrida instrumentet (det vill säga polarisationsriktningen) i förhållande till ämnet.

Mikroskop

Petrografiskt mikroskop

Med ett petrografiskt mikroskop kan optiska egenskaper hos mineral analyseras i genomfallande ljus. Man nyttjar ett tunnslip, 20-30 μm tjockt så att många mineral som makroskopiskt sett betraktas som ogenomskinliga ändå släpper igenom tillräckligt med ljus för att kunna analyseras. Mikroskopet innehåller två polarisationsfilter korsade vinkelrät mot varandra. För att fastställa pleokroism används bara ett (1) av filtren. I varianten malmmikroskop används påfallande ljus och reflektionspleokroism ^[4] kan studeras för opaka anisotropa mineral.

Ädelstensmikroskop

Med detta instrument kan fackmannen utesluta störande moment såsom speglingar med mera ^[1].

Historia

Effekten pleokroism upptäcktes av den franske geologen och mineralogen Louis Cordier i ett magnesium-aluminiumsilikat. Han gav 1809 mineralet namnet dicroit men J. A. H. Lucas ändrade namnet 1813 till cordierit.

Mineral med pleokroism

Här är ett urval

Beryll, variant akvamarin (medium): färglös till ljusblå/ ljusblå till mörkblå
Krysoberyll, variant alexandrit (stark): mörkt röd/orange/grön
Kvarts, variant ametist (mycket svag): rödaktigt violett/gråviolett
Cordierit (stark): gul/mörkt blåviolett/blekblå
Korund, variant rubin (stark): gulaktigt röd/djupt karminröd

Mineral ur turmalingruppen finns i många olika färger. Pleokroismen är stark och växlar i regel mellan: blekare färg/starkare färg.

Exempel på mineralspektra

California Institute of Technology, Pasadena, Californina, USA listar spektra för ett flertal färgade mineral på http://minerals.gps.caltech.edu/FILES/Visible/Index.html. Några spektra är uppmätta i olika axelriktningar. Uppmätningen sträcker sig ofta in i det infraröda området. Ett urval av spektra för mineral med pleokroism nås på följande länkar:

Länk till spektrum för cordierit
Länk till spektrum för beryll, variant akvamarin
Länk till spektrum för uvit, en slags turmalin

Användning

Egenskapen pleokroism kan användas som ett led i mineralidentifikation. Man kan ringa in vilken grupp mineralet tillhör. Men det går inte som ensam metod att direkt kunna se vilket mineralet är. Ädel- och smyckesstensslipare kan välja vilken orientering av stenen som är bäst för att framhäva önskad färg^[1].

Se även

^ [a b c] Walter Schumann, Ädelstenar och prydnadsstenar 13:e upplagan, Sveriges Gemmologiska Riksförning, sidan 49, ISBN 978-91-6319-069-8
^ [a b c] Nordisk familjebok/Uggleupplagan. 21. 1915 1061-1062
^ Nordisk familjebok/Uggleupplagan. 6. 1907 416
^ Stefan Andersson, Självständigt arbete Nr 16, Malmmikroskopering – en studie av sulfidmineral från Långbantrakten, Bergslagen, Sverige, sidan 13, www.diva-portal.org/smash/get//diva2:506917/FULLTEXT01.pdf läst 2014-03-01

[Schumann49-1] [a b c] Walter Schumann, Ädelstenar och prydnadsstenar 13:e upplagan, Sveriges Gemmologiska Riksförning, sidan 49, ISBN 978-91-6319-069-8

[NFpleokroism-2] [a b c] Nordisk familjebok/Uggleupplagan. 21. 1915 1061-1062

[3] Nordisk familjebok/Uggleupplagan. 6. 1907 416

[4] Stefan Andersson, Självständigt arbete Nr 16, Malmmikroskopering – en studie av sulfidmineral från Långbantrakten, Bergslagen, Sverige, sidan 13, www.diva-portal.org/smash/get//diva2:506917/FULLTEXT01.pdf läst 2014-03-01

[1]

[2]

[3]

[4]