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.
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.)
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