Refractómetro gemológico

EL REFRACTÃ METRO GEMOLÃ GICO
Corte de un refractómetro gemológico estándar.
La luz (1) entra por la parte de atrás del refractómetro a través de una apertura (1a) en la que se puede
poner un filtro amarillo (correspondiente a la luz de sodio): Aunque se podrÃ−a utilizar luz blanca la luz
amarilla del sodio (589.3 nanómetros) se ha convertido en la luz estándar. La luz incide sobre un espejo (2)
que refleja la luz al centro del hemicilindro (3). El hemicilindro está hecho de de alto Ã−ndice de
refracción y alta dureza.
En la faceta de la gema (4) colocada en el hemicilindro la luz es parcialmente reflejada y parcialmente
refractada. La luz reflejada (5) atraviesa una escala (6) y una lente (7) e incide en un espejo (8) que envÃ−a la
luz a un ocular (9) y posteriormente fuera del refractómetro a tu ojo (11). El ocular (9) puede deslizarse
arriba o abajo para mejor enfocar la escala. Un filtro polarizador (10) separable está colocado sobre el
ocular.
PRECAUCIÃ N: Como el hemicilindro tiene una relativa poca dureza comparada con las gemas hay que
tener cuidado en no arañarlo, lo que deteriorarÃ−a el instrumento.
LIQUIDO DE CONTACTO
El lÃ−quido de contacto se usa para crear un contacto óptico entre el hemicilindro y la gema. Esto es, para
evitar que el aire quede atrapado entre la faceta de la gema y el hemicilindro. Como el lÃ−quido tiene su
propio Ã−ndice de refracción aparecerán dos lecturas: La del lÃ−quido y la de la gema. Por ello veremos
una débil lectura en el extremo superior de la escala del refractómetro, que es la correspondiente al
Ã−ndice de refracción del lÃ−quido. Tampoco podremos medir gemas con un Ã−ndice de refracción
superior al del lÃ−quido (1.79 para el diyodometano saturado de azufre).
REALIZACIÃ N DE LECTURAS
Colocamos la gema sobre el refractómetro y
1º) Posiciona tu ojo muy cerca del ocular, formando un ángulo recto con la escala.
2º) Coloca el filtro polarizante sobre el ocular y mientras miras la escala gÃ−ralo lentamente de izquierda a
derecha, encontrarás una posición en que la lectura sea muy nÃ−tida (1ª Medida) y otra también muy
nÃ−tida siempre girada 90º respecto a la primera (2ª Medida). Pueden ocurrir dos casos: a) Que ambas
medidas sean la misma, b) Que sean distintas
3º) Realizamos 4 lecturas cada una de ellas giradas 45º, como indica la figura adjunta.
Posición de Partida
1ª Lectura
Girada 45º
2ª Lectura
Girada 90º
3ª Lectura
Girada 135º
4ª Lectura
1
4º) RESULTADOS:
Como cada lectura nos proporciona dos medidas (o una doble) disponemos de 8 medidas que colocamos en
una tabla:
a) En la fila superior colocamos la menor medida de cada lectura.
b) En la fila inferior la mayor medida de cada lectura.
c) En la columna de diferencias colocamos las diferencias entre la mayor y la menor de cada fila.
d) En la columna de extremos colocamos en la primera lÃ−nea el menor valor de la lÃ−nea de las menores
y en la segunda el mayor valor de la lÃ−nea de las mayores.
e) En la celda llamada Birrefrigencia colocamos el valor absoluto (o sea, sin signo) de la diferencia entre los
extremos.
f) En la celda llamada signo o no colocamos nada ( ), o colocamos un signo (+) , o un signo (-) según:
( ) Si la columnas de las diferencias son ambas cero (Gema Isótropa) . Carece de signo óptico.
Si una fila de lecturas es constante, o sea, su diferencia es 0 (Gema Anisótropa Uniáxica):
• Si el I.R variable es el de las lecturas mayores: (+).
• Si el I.R variable es el de las lecturas menores: (-).
Si ambas filas de lectura son variables (Gema Anisótropa Biáxica):
• Si las diferencias de las mayores lecturas del I.R es mayor que la diferencia de las menores: (+)
• Si la diferencias de las mayores lecturas del I.R es menor que la diferencia de las menores: (-)
• Si son iguales ambas diferencias la gema carece de signo óptico.
EJEMPLOS:
1º) Vidrio Común:
1ª LECTURA
1.527
1.527
1ª
LECT.
1.527
1.527
2ª LECTURA
3ª LECTURA
1.527
2ª
LECT.
1.527
1.527
4ª LECTURA
1.527
1.527
1.527
1.527
3ª
4ª
Diferencia
Extremos
LECT. LECT.
Menores
1.527
1.527
0.000
1.527
Mayores
1.527
1.527
0.000
1.527
Signo
Birrefrig.
0.000
RESULTADO: La gema es ISÃ TROPA tiene un I.R de 1.527
1.527
2º) Cuarzo:
1ª LECTURA
2ª LECTURA
3ª LECTURA
4ª LECTURA
2
1.544 Ï
1.553 ε
1.544 Ï
1ª
2ª
LECT. LECT.
1.544
1.544
1.553
1.552
1.552 ε
1.544 Ï
1.549 ε
1.544 Ï
1.552 ε
3ª
4ª
Diferencia
Extremos
LECT. LECT.
Menores
1.544
1.544
0.000
1.544
Mayores
1.549
1.552
0.001
1.553
Signo
Birrefrig.
+
0.009
RESULTADO: La gema es ANISÃ TROPA UNIÃ XICA (U+) con I.R de 1.544-1.553 y birrefrigencia
0.009
3º) Topacio:
1ª LECTURA
1.613
Menores
Mayores
2ª LECTURA
1.611
1.616
α
2ª 3ª
4ª LECT.
1ª LECT.
LECT.
LECT.
1.613
1.611 1.614 1.611
1.619
1.616 1.619 1.620
1.619
3ª LECTURA
4ª LECTURA
1.614
1.611 α 1.620 γ
1.619
Diferencia
Extremos
0.003
1.611
0.004
1.620
Signo
Birrefrig.
+
0.009
RESULTADO: La gema es ANISÃ TROPA BIÃ XICA (B+) con I.R de 1.611-1.620 y birrefrigencia 0.009
REPRESENTACIONES GRÃ FICAS
ISÃ TROPAS
Las gemas pertenecientes al sistema cristalino cúbico o amorfas sólo tienen un Ã−ndice de refracción. Se
le representa por n permaneciendo constante al girar la gema.
UNIÃ XICAS
Las gemas pertenecientes a los sistemas cristalinos tetragonal, hexagonal o trigonal son uniáxicas y tienen 2
Ã−ndices de refracción representados por Ï , el ordinario, esto es que sigue las leyes de la refracción y ε el
extraordinario, que no las sigue. Pueden presentarse tres casos:
• Que el eje óptico está perpendicular al plano del hemicilindro, entonces Ï y ε son constantes durante el
giro de la gema, como muestra la figura adjunta.
• Que el eje óptico esté situado sobre el plano del hemicilindro entonces Ï es constante y ε varÃ−a. La
birrefrigencia es la máxima variación entre ε y Ï en valor absoluto. Si la curva variable va por encima
de la constante el signo óptico es (+) y en caso contrario (-).
Cristal uniáxico (+) con birrefrigencia 0.100 (1.500 - 1.600 (U+), 0.100)
Cristal uniáxico (-) con birrefrigencia 0.100 (1.500 - 1.600 (U-), 0.100)
Un detalle muy interesante es que para un giro nulo o un giro de 180º, Ï y ε coinciden, o sea, el cristal
uniáxico se comporta como si fuera isótropo, a tal dirección privilegiada se le conoce como el EJE
3
à PTICO de la gema. Si la luz incide sobre la gema en la dirección del eje óptico, esta se comporta como
si fuera isótropa a todos los efectos.
• Que el eje óptico esté situado al azar. (caso general )La situación es la misma que la del caso anterior
pero la curva variable no llega a tocar a la recta
BIÃ XICAS
Las gemas pertenecientes a los sistemas cristalinos ortorrómbico, monoclÃ−nico y triclÃ−nico son
biáxicas y tienen 3 Ã−ndices de refracción representados por α, el de menor valor, β el intermedio, y γ el
mayor, están asociados con los ejes coordenados X, Y, y Z respectivamente. Aunque tienen 3 Ã−ndices de
refracción sólo se pueden leer 2 a la vez. Pueden presentarse dos casos:
• Que X, Y o Z sean perpendiculares al hemicilindro. Entonces la situación es parecida a los cristales
uniáxicos:
1. Si X es perpendicular al hemicilindro, α permanece constante y la curva varÃ−a entre β y γ.
2. Si Y es perpendicular al hemicilindro, β permanece constante y la curva varÃ−a entre α y γ.
Un detalle muy interesante es que para un giro de unos 47º y 133º, α y β coinciden, o sea, el cristal
biáxico se comporta como si fuera isótropo, a tales direcciones privilegiadas se les conoce como los
EJES à PTICOS de la gema. Si la luz incide sobre la gema en la dirección de los ejes ópticos, esta se
comporta como si fuera isótropa a todos los efectos.
3. Si Z es perpendicular γ permanece constante y la curva varÃ−a entre α y β.
• Que ni X, ni Y, ni Z sean perpendiculares al hemicilindro (caso general). Entonces varÃ−an ambas curvas,
y encontrar los Ã−ndices de refracción suele requerir múltiples medidas en distintas facetas de la gema.
DOCUMENTACIÃ N UTILIZADA:
• The jeweler's refractometer as a mineralogical tool
C. S. HunrBUl, Jn. Department of Geological Sciences. Harvard University, Cambridge, Massachusetts
• Optical Mineralogy.
Wint Johner. Whitman College, University of New Mexico
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