Fények a gyémántban

1 brilians
A gyémánt nevét a latin diamason keresztül a görög ἀδάμας-ra (adamas) vezetik vissza, melyet az ἀ- ‎(a-, „nem”) és a δαμνέιν, damnein („legyőzni”) összetételével magyaráznak, és kétségkívül „hajlíthatatlant” jelent az innen eredő angol adamant szó. Ám ezt a fejtegetést a neves nyelvész, Robert Stephen Paul Beekes hangtani alapon aggályosnak tartja és népi etimológiának minősíti, egyben mutat egy sereg ókori héber nyelvet, melyben ugyanez a szó megjelenik.

elmesu

Az ősforrás talán az erre már kevéssé emlékeztető akkád elmesu, mely borostyánkövet jelentett.[1] A berilliummal és drágaköveivel már foglalkoztunk. A köznyelvi latin berillare („ragyogni, mint a berill”) lehet az olasz brillare, „pörögni”, „szikrázni” alapja, mely aztán francia közvetítéssel szerte Európában elterjedt. A (megfelelően) csiszolt gyémántra a „briliáns” szó azok után terjedt el, hogy egy XVII. századi olasz csiszoló, Vincenzo Peruzzi megalkotta azt a formát, amelyet utána évszázadokon át alkalmaztak.[2] A hálás utókor már se életrajzi adataiban nem biztos (beleértve hogy firenzei volt-e vagy velencei[3]), se abban, mikor is alkotta meg a briliánsformát. Akadnak, akik 1680-ra teszik[4], akadnak, akik a század utolsó évére[5].

A gyémánt fényfajtáit három nagy csoportba sorolják: tűz, ragyogás, szikrázás. A tűz a rá eső fehér fény összetevőire bomlásának következménye, a ragyogás a gyémánton áthaladó fényutak játéka, míg a szikrázás az által áll elő, ha a gyémántot mozgatjuk, és a fény ennek megfelelően különböző lapokról (fazettákról) érkezik a szemünkbe. A hosszú időkig alkalmazott „régi klasszikus” csiszolás a tüzet részesítette előnyben, de a Peruzzi- és a legmodernebb csiszolások a három fény összhangját, egyensúlyát célozzák meg.[6]
A gyémánt különösen nagy törésmutatójú anyag: benne a fény 2,42-szor megy lassabban, mint vákuumban. Összehasonlításképpen: a korona- vagy káliumüvegben ez az arány 1,52, és a flintüvegben is csak 1,65-ra emelkedik. A továbbiakban néhány elemi optikai vizsgálatot végzünk. A máskor már emlegetett Snel (1580 – 1626) – Descartes (1596 – 1650) – féle fénytörési törvényből annyira lesz szükségünk visszaemlékezni a jelenség megértéséhez, hogy az optikailag eltérő közegbe érve (azaz a melyben a fény sebessége megváltozik) a fény egyenes pályája megtörik, a beesési merőlegeshez viszonyított szögének szinusza a fénysebességek arányának megfelelően lecsökken a sűrűbb közegben. A törvénynek megfelelően létezik egy olyan határszög, amelynél nagyobbal a sűrűbb közeg belső felületéhez érve a fénysugár már nem léphet ki a közegből, és így a közeg tökéletes tükörként viselkedik (sajnos belülről). A fenti adatokkal, az összehasonlítás kedvéért ez a határszög gyémánt esetén 24°24’, flintüvegre 37°31’, koronaüvegre 41°37’. A csiszolt gyémánt öt fő része a tábla, a korona, a rundiszt, a pavilon és a kalett.[7]

3 cut

A gyémántragyogás vizsgálatához leegyszerűsítéssel élünk: a táblát és a pavilont hagyjuk meg, és feltételezzük, hogy a pavilon páros sok fazettából áll. A koronán, rundiszten és kaletten játszó fény vizsgálatától itt eltekintünk.

Ha tehát merőleges fény esik a táblára, ezekkel a feltételekkel három lehetséges útja van. Az ábrán A-val jelölt esetben, azaz, ha a pavilon túl sekély, és így kicsi a törőszöge, a fény megszökik a pavilonból. A B-vel jelölt esetben a táblához érve kilép, közel párhuzamosan a beeső ággal. A C-vel jelölt fényút a legérdekesebb: ekkor, többszörös visszaverődéssel a fénysugár pontosan a beeső ággal párhuzamosan hagyja el a táblát. Az ábrán γ-val a törőszöget jelöltük.
Vincenzo Peruzzi azonban gondot fordított rá, hogy mind a koronában (33), mind a pavilonban (25) páratlan sok fazettát alkalmazzon. Erre különös oka volt. Páros sok fazetta esetén a beeső fény pontosan a szemköztes fazettát éri el (ha ki nem lép, A eset). Ez leegyszerűsíti a számításokat. Az A esetben a fazetták száma közömbös. A B esetben, ha nincs szemköztes fazetta (mivel páratlan sok van), azon a fazettán, amelyre a fénysugár ér, enyhén nagyobb lesz a beesési szög, ami valamelyest gyakoribbá teszi a B esetet a pavilon törőszögétől függően, vagyis az első kilépést. Azonban azzal a felbecsülhetetlen haszonnal jár, hogy a gyémántot a tengelye körül forgatva a belül visszaverődő fény folyamatosan változtatja a beesési szögét a táblán (és a gyémánt általunk nem vizsgált részein), így élénkebb lesz a szikrázása. Az alábbi ábra vízszintes tengelye az anyag határszögét mutatja, a függőleges a pavilon törőszögét.

6 rutil A narancssárga terület az A eset, az okkersárga az egyéb szökés (ha nem érjük el a táblát). Látjuk, hogy túl mély fazetta is a fény szökéséhez vezet. A kék terület a B eset, végül a szürke a C, vagyis a többszörös visszaverődés utáni párhuzamos kilépés. A „szürke zónába” lépni olyan anyagoknak van esélye, amelyeknek körülbelül akkora a törésmutatójuk, vagy nagyobb, mint a gyémánté. Ezek a rutil, a gallium-foszfid és a szilikon.[8] A rutil tűszerű zárványok formájában jelentkezik, jellemzően kvarckristályban vagy hematiton. A gallium-foszfidot lencsék előállításánál használják. A szilikont rendszerint szem nem látta helyen alkalmazzák. A gyémántnak is csak akkor van esélye a szürke régióba jutni, ha a fazetta törőszöge 51°11’ és 51°85’ között van. Meglehetősen szűkre szabott határok.