Szlifowanie kamieni szlachetnych

Wróćmy do piękna. Niektóre z kamieni sztucznie barwionych imitują inne kamienie. Ale są i takie, jak diament czy agat, które po zabarwieniu pozostają sobą. Są tylko piękniejsze. Piękniejszymi można też uczynić kamienie innymi metodami – przez ich wypolerowanie, zwiększenie gładkości ich powierzchni i zdolności odbijania światła oraz przez zmianę ich kształtu.

Zdolność odbicia światła zależy m.in. od gładkości powierzchni. Zauważyli to już starożytni i od dawna polerowali powierzchnie znalezionych kryształów. Zauważyli też, że wypolerowane kamienie mają bardziej intensywną barwę i większy blask. Ale cena każdego kamienia od dawna zależała od jego wielkości. Szlif stosowany przez starożytnych był więc oszczędny, powierzchowny, taki, aby ubytek kamienia był możliwie najmniejszy. Potem obserwując naturalne kształty kryształów stwierdzili, że blask kamienia zależy nie tylko od gładkości, ale i od kształtu. Prymitywne narzędzia i metody ograniczały jednak obróbkę do prostych i obłych kształtów. Powstał szlif kaboszonowy, wypukły i zaokrąglony, stosowany do dnia dzisiejszego, ale tylko-dla kamieni nieprzezroczystych, jak lazuryt, nasz polski chryzopraz, a szczególnie opal, kocie i tygrysie oko i inne, które iryzują, interferują lub wykazują podobne efekty świetlne.

Twarde i drogie diamenty i rubiny w dalszym ciągu szlifowano, a raczej oczyszczano tylko powierzchniowo, usuwając zewnętrzną warstwę zanieczyszczeń i wygładzając naturalne powierzchnie kryształu. Dopiero w XV wieku zrezygnowano z wielkości kamienia, rozpoczęto szlifowanie diamentów i innych kamieni w kształt wieloboku, by po 200 latach prób, często prowadzących do zniszczenia diamentu, opracować stosowany do naszych czasów tzw. szlif brylantowy, a po następnych latach, na początku XX wieku, kiedy poznano prawa fizyki światła, opracować matematyczną zasadę szlifowania klejnotów. Zasadę ułatwiającą uzyskiwanie klejnotów o najwyższym blasku i najpiękniejszej grze światła.

Współczesne „zwykłe” brylanty mają po oszlifowaniu 58 płaszczyzn, tzn. fasetek. W szczególnych przypadkach szlifuje się aż 104 płaszczyzny, tracąc przy tym nawet 60% masy kamienia. Czy warto?

To, do czego doszli mistrzowie średniowiecza i odrodzenia na drodze doświadczalnej, my potrafimy uzasadnić prawami fizyki. Dolna część rysunku zamieszczonego obok przedstawia brylant w przekroju, z dwoma promieniami padającymi na jego powierzchnię. Część każdego promienia przechodzi do wnętrza brylantu, odbija się od jednej lub kilku wewnętrznych powierzchni i powraca wychodząc przez górne powierzchnie na zewnątrz. Kształt brylantu został obliczony w taki sposób, aby całe lub prawie całe światło, jakie wejdzie do jego wnętrza, wyszło przez jego górną część w kierunku patrzącego.

Dwa podstawowe szlify kamieni: kaboszon i brylant.

To samo zjawisko jest przyczyną dobrej widoczności świateł odblaskowych, a więc brylant jakby „świecił” własnym światłem, odbitym od jego wewnętrznych powierzchni. Kąt rozchylenia podstawy brylantu jest dobierany indywidualnie dla każdego kamienia, ale im większy współczynnik załamania światła charakterystyczny dla kamienia, tym więcej światła wychodzi z jego wnętrza w naszą stronę. Współczynnik załamania światła dla wody wynosi 1,33, dla szkła 1,5, kwarcu zaledwie 1,55, dla szkła kryształowego i dla korundu – 1,77, a dla diamentu aż 2,42, a więc diament jest najlepszy. Wśród kamieni szlachetnych tylko cyrkon ma zbliżoną wartość współczynnika załamania światła-2,02 i dlatego może być imitacją diamentu.

Równocześnie z załamaniem światła następuje jego rozszczepienie na barwne składniki widma. Pokazano to na przykładzie promienia narysowanego linią ciągłą. Pamiętamy, że każdy z promieni barwnych załamuje się pod innym kątem w zależności od długości fali. Różnica między współczynnikami załamania się skrajnych składników widma, a więc światła czerwonego i fioletowego, nazywa się dyspersją. Im większa wartość dyspersji, tym dalej od siebie wychodzą z wnętrza kamienia promienie światła czerwonego i fioletowego. Tym barwniejszy staje się klejnot, mówimy wówczas o „ogniu” kamienia szlachetnego. Zwykłe szkło nie wykazuje dyspersji, nie rozszczepia światła. Wartość dyspersji dla kwarcu wynosi zaledwie 0,013, dla rubinu 0,018, dla jednej z odmian granatów-piropu 0,027, a dla diamentu 0,044. Dlatego właśnie o diamencie mówi się, że ma bardzo silny ogień. Ale i ten efekt świetlny zależy od kształtu brylantu. Wszystkie barwy światła muszą być w pełni odbijane wewnątrz klejnotu i wyprowadzane przez górną powierzchnię. W przeciwnym przypadku może się zdarzyć, że bezbarwny czysty diament będzie stwarzał wrażenie np. czerwonego. Dyspersja cyrkonu wynosi aż 0,038, a więc i ogniem cyrkon podobny jest do diamentu. Czy diament i w tej dziedzinie jest najlepszy? Wbrew oczekiwaniom, nie. Aż cztery minerały charakteryzują się wyższą wartością dyspersji. Najwyższą sfaleryt-aż 0,156, prawie cztery razy większą niż diament. Niestety sfaleryt jest minerałem bardzo miękkim i nie nadaje się jako materiał do wyrobu klejnotów.

Oczywiście nie wszystkie kamienie szlifujemy w kształt brylantu. W części zależy to od właściwości optycznych minerału, a w części od naszej fantazji. Najczęściej prócz brylantowego stosujemy szlif schodkowy, nazywany też szmaragdowym, kopertowy, gwiaździsty lub nożycowy oraz tzw. szlify fantazyjne-serca, krople wody itp., itd. Wszystko po to, aby wydobyć z kamienia jak najwięcej piękna.