Pleochroizm
W środowiskach izotropowych absorpcja światła jest jednakowa we wszystkich kierunkach. W barwnych kryształach anizotropowych absorpcja zależy natomiast od kierunku, w jakim odbywają się drgania spolaryzowanych promieni. Zmianę barwy kryształów w zależności od kierunku drgań promieni świetlnych nazywa się wielobarwnością, czyli pleochroizmem.
Szlif dostosowany do zmiany barw pleochroicznych: a — rubinu, b — turmalinu.
Wyraźny pleochroizm wykazuje rubin. Jeżeli patrzy się na ten kamień w kierunku osi głównej, jego barwa jest ciemniejsza niż w kierunku prostopadłym do osi. Również turmalin jest pleochroiczny, lecz stosunki absorpcji barw są inne niż w rubinie. Turmalin jest nieprzezroczysty dla promienia zwyczajnego. Barwa ciemna występuje w kierunku prostopadłym do osi głównej, a jasna właśnie w kierunku tej osi. Jest to powodem stosowania dla tych kamieni odmiennego szlifu. Kostka sześcienna wycięta z kordierytu ma w trzech prostopadłych kierunkach różne barwy: niebieskoszarą, żółtą, indygowoniebieską. Podobne różnice barw w zależności od kierunku zachodzą w kunzycie i tanzanicie.
Ciała optycznie jednoosiowe, np. rubin lub turmalin, mają — gdy patrzymy na nie w świetle przechodzącym — 2 główne współczynniki załamania światła i odpowiadające im 2 główne barwy. Ciała takie nazywa się dychroicznymi, a samo zjawisko— dychroizmem. Ciała optycznie dwuosiowe, np. kordieryt lub kuncyt, o trzech współczynnikach załamania światła, wykazują 3 główne barwy. Ciała takie noszą nazwę trychroicznych, a zjawisko — trychroizmu.
Pleochroizm jest określeniem ogólnym, obejmującym zarówno dychroizm, jak i trychroizm.
Barwne minerały optycznie izotropowe nie wykazują pleochroizmu. Minerały jednoosiowe nie wykazują zmiany barwy w przekrojach prostopadłych do osi optycznej, ponieważ w tym kierunku zachowują się jak ciała optycznie izotropowe. W kryształach jednoosiowych dwie zasadniczo różne barwy występują w przekrojach równoległych i ukośnych do osi optycznej. Podobnie w kryształach optycznie dwuosiowych nie stwierdza się zmiany barwy w przekrojach prostopadłych do jednej z dwóch osi optycznych. W kryształach tych występują trzy różne barwy lub odcienie barw w trzech prostopadłych kierunkach.
Nieraz jednak występujące różnice barw nie są dostatecznie wyraźne aby’ je stwierdzić okiem nie uzbrojonym. Pomocny jest wtedy przedstawiony na rysunku przyrząd zwany dychroskopem.
Dychroskop: a — konstrukcja,, b — ogólny widok: 1 — romboedr kalcytowy, 2 — soczewka, 3 — korek; I — oko obserwatora, II — dychroskop, III — kryształ (badany kamień), IV — dwa obrazy okienka dychroskopu widziane przez okular.
Dychroskop, zwany również od wynalazcy, wiedeńskiego mineraloga ii geologa W. Haidingera (1795—1871), lupą Haidingera, jest małym przyrządem, który pozwala oznaczać pleochroizm minerałów. Za pomocą tego przyrządu zamiast mieszanej barwy minerału pleochroicznego obserwuje Się poszczególne barwy. Dychroskop składa się z wydłużonego romboedru przezroczystego kalcytu, umieszczonego w metalowej rurze o przekroju kolistym 1. Na jednym końcu znajduje się otwór kwadratowy, na drugim, zwróconym do oka, słaba soczewka i otwór okrągły. Wielkości romboedru kalcytu i kwadratowego otworu są tak dobrane, że mały kwadratowy otwór na końcu metalowej oprawy daje wskutek podwójnego załamania światła dwa obrazy położone obok siebie. Jeżeli przed tym kwadratowym otworem umieścimy barwny i przezroczysty kryształ o wyraźnym pleochroizmie, to patrząc przez dychroskop od strony soczewki 2 zobaczymy dwa różnie zabarwione pola kwadratowe. Badany kamień umieszcza się przed dychroskopem w ten sposób, że za pomocą pręta metalowego można go obracać dokoła osi pionowej. Różnice barw są największe, gdy kierunki drgań światła w kalcycie schodzą się z drganiami w badanym krysztale.
Zjawisko to zachodzi we wszystkich kierunkach, w których następuje podwójne załamanie światła. W kierunku pojedynczego załamania światła, tj. w kierunku osi optycznej, oba pola mają to samo zabarwienie.
W niektórych przypadkach, np. w szafirach czy rubinach, zwłaszcza ciemniejszych, oba pola mają tę samą barwę — niebieską lub czerwoną, lecz o odmiennym odcieniu. W innych przypadkach, np. w aleksandrycie, przy obrocie kamienia widoczne są zupełnie różne barwy — czerwona, zielona i pomarańczowa (dwie równocześnie).
Obserwacja kamieni za pomocą dychroskopu pozwala na szybkie odróżnienie ciała optycznie anizotropowego, podwójnie łamiącego światło, od izotropowego, tj. kryształu należącego do układu regularnego lub ciała bezpostaciowego, np. szkła używanego do naśladowania kamieni szlachetnych. W ten sposób można odróżnić rubin od podobnego czerwonego spinelu lub granatu, które krystalizują w układzie regularnym, podobnie szafir od należącego do układu regularnego niebieskiego syntetycznego spinelu itp.
Najwłaściwszym światłem, które powinno być stosowane do obserwacji kamieni szlachetnych za pomocą dychroakopu, jest światło dzienne.
