Transparenz und Glanz

Den ersten Eindruck von der Schönheit der meisten Kristalle vermitteln Transparenz und Glanz. Beide Eigenschaften hängen eng miteinander zusammen. Ihre verbindende Ursache ist die Lichtbrechung. Dieses Phänomen resultiert daraus, dass ein aus dem optisch dünneren Medium Vakuum oder Luft kommender Lichtstrahl beim schrägen Auftreffen auf die Grenzfläche zu dem optisch dichteren Medium Kristall seinen Verlauf ändert. Er wird in Richtung zum Einfallslot, der Senkrechten auf die Fläche, gebrochen. Daraus lässt sich der Brechungsindex n berechnen. Dieser ergibt sich aus den Winkeln, aber er ist gleichzeitig auch das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeiten in den beiden Medien.

n = c (Vakuum) / c (Kristall)

Zum Beispiel ist die Lichtgeschwindigkeit im Diamanten 124 000 km/s. Mit c (Vakuum) = 300 000 km/s ist n = 2,42. Dies ist ein recht hoher Wert, der auch die Brillanteigenschaften eines Diamanten erklärt.

Tabelle der Brechungsindices
Luft n = 1
Wasser n = 1,333
Fluorit n = 1,433
Steinsalz n = 1,544
Zinkblende n = 2,396
Diamant n = 2,418

In kubischen Kristallen, Gläsern, Flüssigkeiten und Gasen ist der Brechungsindex unabhängig von der Richtung des Lichteinfalls; es handelt sich um optisch isotrope Materialien.
In allen anderen Kristallen erfolgt beim Durchgang eines Lichtstrahls Aufspaltung in zwei Teilstrahlen. Man bezeichnet diesen Effekt als Doppelbrechung. Denn infolge der Anisotropie der Kristalle sind die Brechungsindices für verschiedene Ausbreitungsrichtungen des Lichtes in Kristallen unterschiedlich.
Damit sind Transparenz und Glanz meistens richtungsabhängig, gehören also zu den anisotropen Eigenschaften der Kristalle.

Transparenz
Unter Transparenz (lateinisch trans, durch und parere sichtbar sein) oder Durchsichtigkeit versteht man die Lichtdurchlässigkeit eines Kristalls oder Minerals.
Man unterscheidet durchsichtige, halbdurchsichtige (durchscheinende) und undurchsichtige (opake) Mineralien. Oftmals sind freie Elektronen innerhalb des Kristallgitters die Ursache für Lichtundurchlässigkeit. Deshalb sind z. B. alle Metalle opake Materialien.
Nicht transparent sind aber auch körnige oder faserige Mineralien, die aufgrund der lichtabweisenden feinen Verteilung undurchsichtig erscheinen.
Die Transparenz der Mineralien ist eng verknüpft mit dem Kristallglanz und der damit verbundenen Lichtbrechung.

Glänzende Schönheiten - der Kristallglanz
Der Glanz eines Minerals ist häufig das erste, was uns anlockt, ob in freier Natur oder während einer Mineralienbörse. Manche Mineralien, wie z. B. der Bergkristall, glänzen im Licht wie Glas, andere, wie Pyrit oder Bleiglanz, blinken wie ein Metall. Andere, wie viele Silicate, glänzen gar nicht.
Der Glanz entsteht durch das reflektierte Licht an der Oberfläche des Kristalls. Die Reflexion ist zunächst einmal abhängig von der Lichtbrechung, nicht aber von der Farbe des Kristalls. Mineralien mit geringer Lichtbrechung wie z. B. der Fluorit oder Quarz zeigen bei einem geringen Reflexionsvermögen Glasglanz. Mit höherer Lichtbrechung bekommen wir Diamant- oder Brillantglanz (Diamant, Zirkon). Bei extrem hoher Lichtbrechung wird alles Licht reflektiert; solche Mineralien besitzen Metallglanz (Pyrit, Bleiglanz). Letztere sind für Licht undurchlässig; ihre Flächen spiegeln geradezu.
Weiter spielt auch die Art der Oberflächengestaltung eine wichtige Rolle. Kann ein Kristall keine glatte Oberfläche entwickeln, glänzt er natürlich nicht. Auch können sie sich nach dem Herauswittern aus dem Muttergestein abschleifen. Goldnuggets sind eher unansehnlich und müssen erst poliert werden. So sind auch Diamanten, die man im Kies findet, oftmals matt. Werden sie dagegen geschliffen und werden dazu noch Flächen angebracht, die das Licht besonders gut im Kristall hin und her reflektieren, kann der Diamant (nun Brillant genannt) seine prächtigen Eigenschaften voll demonstrieren.

Der Mineraliensammler unterscheidet folgende Glanzeigenschaften: Glas-, Wachs-, Harz-, Seiden-, Perlmutt-, Diamant-, Fett- und Metallglanz. Fettglänzend sind zum Beispiel Graphitkristalle. Mineralien, die keinen Glanz aufweisen, nennt man matt.

Perlmuttglanz
Das betrifft auch den Perlmuttglanz. Hierbei handelt es sich um optische Phänomene, die Regenbogenfarben hervorzaubern. Sie beruhen auf der Lichtbrechung an dünnen Schichten, wie man sie auch von einem Ölfilm auf dem Wasser her kennt. Deshalb zeigen vor allem blättrige oder leicht spaltbare Mineralien wie Glimmer oder Gips dieses Phänomen. Auch alte Gläser wie die aus der Römerzeit glänzen perlmuttartig, was auf der beginnenden blättchenförmigen Rekristallisation von Gläsern beruht. Der Perlmuttglanz von Muscheln, Schneckenhäusern oder Natilusschalen hat seinen Grund in der Reflexion von einfallendem Licht an Grenzflächen zwischen flachen Aragonitkristallen, die durch Proteine voneinander getrennt sind. (Aragonit ist eine Modifikation von Kalkspat, die vor allem bei biologischer Mineralisation entsteht.)


Weitere Texte zum Thema „Kristalle“


Diese Seite ist Teil eines großen Webseitenangebots mit weiteren Texten und Experimentiervorschriften auf Prof. Blumes Bildungsserver für Chemie.
Letzte Überarbeitung: 26. Februar 2007, Dagmar Wiechoczek