Подлинная сущность драгоценных камнем

Красная окраска рубина означает присутствие хрома, синяя—сапфир—придается примесями из железа и титана, зеленая — восточный изумруд — примесями ванадия и кобальта. Рубин немного «мягче» алмаза и по шкале Мооса получил твердость 9, он применяется в часах, счетчиках, подшипниках с малым трением, фильерах. В наш космический век обнаружили еще одно необычайное свойство рубина — создавать световые волны постоянной частоты. Их дает крошечный рубиновый стерженек. Этот стерженек-кристалл обмотан спиральной трубкой мощной газосветной лампы. Вот лампа мигнула — за тысячную долю секунды кристалл «разрядился» и испустил через торец сверхмощный поток света. Вспышки сливаются в узкий, как иголка, луч. Если направить его на металлическую пластинку, то в ней мгновенно появится отверстие.

Такой генератор света — лазер — оказался в миллион раз ярче солнечного луча. При помощи лазера ученые произвели локацию Луны. Квантовые генераторы в будущем, вероятно, подойдут для связи с далекими мирами, откуда радиоволны идут очень долго. Радиостудия сможет при помощи лазеров одновременно вести передачу по нескольким, тысячам программ. Благодаря квантовым генераторам, где в основном применяются искусственные рубины, появились точнейшие часы (погрешность 1 секунда за 300 лет). Горный хрусталь — кварц — образно называют нетающим льдом. С незапамятных времен барельефы из горного хрусталя — геммы — служили украшениями. Но людям давно было известно и одно важное физическое свойство горного хрусталя — ничтожный коэффициент теплового расширения. Благодаря этому кварцевые сосуды выдерживают очень сильный нагрев.

Недавно выяснилось, что кристаллы горного хрусталя обладают другим прекрасным качеством: они прозрачны для ультрафиолетовых лучей. Это свойство теперь широко используется: из расплавленного кварца изготавливают призмы для приборов спектрального анализа и лампы— источники ультрафиолетовых лучей.

Случайно подвергнув кварцевую пластинку давлению, французы Поль и Жак Кюри в 1880 г. обнаружили на ее поверхности электрические заряды. Долгое время это считали физическим курьезом. Но затем обнаружилось, что, если к электродам на кварцевой пластинке подавать электрические заряды, пластинка будет сжиматься и расширяться в зависимости от знаков зарядов на электродах. Под действием переменного тока кварцевая пластинка может совершать миллионы колебаний в секунду и притом со строго постоянной частотой. Подробное изучение пьезоэффекта, так называется это свойство кварца, позволило понять природу камня. Оказалось, что кристаллическая структура кварца не имеет центра симметрии, то есть такой геометрической точки, где пересекаются все элементы симметрии. У него очень маленькая электропроводность.

Благодаря пьезоэффекту сфера применения кварца необычайно расширилась. На радиостанциях кварцевые стабилизаторы следят за постоянством длины волны, на которой идет передача. Кварцевые генераторы электромагнитных колебаний дают сигналы в строго определенные промежутки времени. При помощи кварца точно и быстро измеряют громадные и малые давления, например те, которые возникают при взрыве, и те, которые поднимают сок по стебельку растения. Кварц помогает улавливать, передавать и записывать звуковые колебания.

Кремнезем SO2, из которого целиком состоит горный хрусталь, третий по распространенности минерал в природе. Однако найти кварц, который удовлетворял бы требованиям промышленности, — пьезокварц — чрезвычайно трудно. Ведь тут используются только бездефектные кристаллы горного хрусталя и его дымчатые разновидности. Камни должны быть без пузырьков, трещин, включений. Большие кристаллы в природе встречаются редко, да и годно к производству только 5% их объема. Пьезокварц, как правило, находят в виде маленьких кристалликов. Поэтому 1 г камня стоит немного дешевле 1 г золота, а в изделиях даже дороже.

Знаменитые драгоценные камни — изумруд и аквамарин — принадлежат к группе берилла, основой которой служит минерал берилл. Он на 67% состоит из окиси кремния, на 19%—из окиси алюминия и на 14%—из окиси бериллия. Кристаллы берилла имеют вид шестигранных призм и, если в них нет примесей, бесцветны. То, что мы называем изумрудом, — это берилл, окрашенный в зеленый цвет окисью хрома, а окраску аквамарину придает окись меди.

2009