יותר

7.2: טבע האור - מדעי הגיאוגרפיה


היופי של אבן חן תלוי כמעט לחלוטין באופן שבו היא פועלת עם האור. האש של יהלום ומשחק הצבעים באופל הם רק שתי דוגמאות.

מדענים מכירים בשתי תיאוריות שונות כדי להסביר את דרך העברת האור:

  • תורת הגלים האלקטרומגנטיים
  • תורת הקוונטים

חשוב ללמוד את שתי התיאוריות כדי שתבין את הגורמים לצבע באבני חן.

תורת הגלים

בסיסי

תיאוריה זו, שפותחה על ידי המדען ההולנדי כריסטיאן הויגנס (1629-1695) ונחקרה מאוחר יותר על ידי אחרים, קובעת כי האור הוא סוג של אנרגיה הנעה בתנועת גל.

איור ( PageIndex {1} ): אור רוחבי

תנועות הגל של האור נעות ממקורו לכל הכיוונים. ניתן להשוות את זה למה שקורה כשזורקים לבנה בתוך שלולית מים: פני המים מתחילים לרטוט ותנודות אלה גורמות לגלים רוחביים. גלים רוחביים רוטטים בכיוון (כמו למעלה ולמטה) בניצב לכיוון אליו מתפשט הגל.

הערה: למרות שאיננו יכולים לראות אור אנו יכולים לראות צבע. זה נגרם על ידי קליטה.

איור ( PageIndex {2} ): אורך גל ומשרעת

יש קשר בין אורך הגל וצבע האור, שמוסבר על ידי מה שאנו מכנים הספקטרום האלקטרומגנטי. אור אדום נע באורך גל בין 740 ל -625 ננומטר, אור כחול בין כ. 420 ו -380 ננומטר.

אורך הגל נמדד בננומטרים (ננומטר), שהם מיליארד מטר. (יחידת מדידה ישנה יותר היא Ångström, השווה ל- 10 nm, אך כבר לא משתמשים ביחידה זו).

המשרעת של גל מגדירה את עוצמת הצבע. ככל שהמשרעת גבוהה יותר, כך הצבע עז יותר. אם כמעט ואין משרעת בגל, הצבע יהיה כמעט שחור לחלוטין.

תורת הקוונטים

בסיסי

תיאוריה זו פותחה על ידי מקס פלאנק ואלברט איינשטיין. הוא קובע כי אנרגיית אור יכולה להיקלט ולפלט רק בכמויות קטנות ונבדלות, המכונות "קוונטה" (שלימים נקראה "פוטונים"). תיאוריה זו משמשת כדי להסביר סיבות מסוימות לצבע באבני חן ואת תופעת הקרינה.

פלואורסצנטי הוא פליטת האור הנראה על ידי חומר, כגון אבן חן, כאשר הוא מוקרן באנרגיה באורך גל הקצר מאורך הגל הנפלט. ניתן לגרום לאודמים מסוימים לזרוח כמו גחלים לוהטות כאשר הם מופגזים על ידי קרינה אולטרה סגולה.

איור ( PageIndex {3} ): פוטונים (אנרגיית אור) הנוסעים באריזות קטנות ("קוונטה")

תיאוריה זו חשובה מאוד כאשר אנו מסבירים את הגורמים לצבע באבני חן, אשר נובעים בעיקר מספיגת אנרגיה (מהפוטונים) ופליטת אנרגיה זו.

התמונה מראה כי לפוטון נראה שיש משרעת ותדירות קבועים, אולם במציאות זה לא המקרה. מנקודת מבט גמולוגית, אנו מניחים שכן.

למרות שאיינשטיין מעולם לא אהב את תורת הקוונטים, הוא היה המייסד שלה עם המשוואה המפורסמת שלו:

[E = hf ]

כאשר E = אנרגיה, h = קבוע של פלאנק ו- f = תדר.

זה היה בעיקר בגלל זה (שפתר את האפקט הפוטואלקטרי) שהוא זכה בפרס נובל לפיזיקה (1921), לא על תורת היחסות שלו.

הספקטרום האלקטרומגנטי

בסיסי

איור ( PageIndex {4} ): הספקטרום האלקטרומגנטי

הספקטרום האלקטרומגנטי מורכב מכל טווח אורכי הגל, החל מגלי הרדיו הארוכים ביותר דרך אורכי גל מקוצרים ללא הרף וכלה באור אינפרא אדום, גלוי, אולטרה סגול וצילומי רנטגן. ולבסוף הגלים הקצרים מכולם, קרניים קוסמיות.

שבעת הצבעים של ספקטרום האור הנראה הם אדום, כתום, צהוב, ירוק, כחול, אינדיגו וסגול. כשכל הצבעים הללו מעורבבים אנו רואים את מה שאנו מכנים "אור לבן". כשאין צבע בכלל, אנו רואים שחור.

אינפרא אדום משמש במדי רפלקטיביות, ככלי עזר לזיהוי. אור גלוי חושף את הצבע והיופי של אבני חן. אולטרה סגול עלול לייצר אפקטים של פלואורסצנטי. צילומי רנטגן עשויים גם לייצר פלואורסצנטי, והם עשויים לשמש לשינוי צבע ולאפשר לנו להבחין בין סוגים שונים של פנינים. ניתן להשתמש בקרני גמא לשינוי הצבע של אבני חן מסוימות.


צפו בסרטון: גיאוגרפיה סופי (אוֹקְטוֹבֶּר 2021).