"Перо ангела" или эффект Тиндаля в кварце⁠⁠

Не так давно на сайте проскочило шикарное видео, на котором продемонстрировано интересное оптическое явление в кварце под названием "перо ангела" или "голубой дождь".

Это необычный и красивый оптический эффект является частным случаем так называемого "эффекта Тиндаля" (англ. - Tyndall effect). Он связан с рассеиванием света при прохождении через оптически неоднородную среду, будь то коллоидный раствор, частицы дыма на пути солнечных лучей, узкий луч фонарика, пробивающийся через туман, или ещё что-нибудь подобное...

Рассеяние Тиндаля работает на частицах, размер которых меньше или сопоставим с длиной световой волны - от 40 до 900 нанометров, тогда как длины волн видимого нами диапазона составляют от 450 до 750 нм. Для более мелких частиц, например групп молекул газа в атмосфере, работает несколько другой механизм — рассеяние Рэлея, которое отвечает за голубой цвет неба. Так как интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна длине волны в четвертой степени, а самую короткую длину из видимого спектра имеют волны цветов синей гаммы, именно эти волны интенсивней отражаются от частиц при эффекте Тиндаля, придавая рассеянному свету сине-голубые оттенки. Более длинные волны красных цветов рассеиваются значительно хуже.

Эффект Тиндаля проявляется и в таких твердых, оптически неоднородных средах, как минералы. Это, например, опалы-джиразоли с игрой в оттенках голубого, полупрозрачные лунные камни, голубые халцедоны-сапфирины, некоторые розовые и лавандовые кварцы с включениями мельчайших иголочек рутила и эффектом опалесценции, голубоватые при определенном освещении и, наконец, виновник сегодняшнего поста - прозрачный бесцветный кварц - горный хрусталь. В некоторых его разновидностях, под определенным углом зрения, на темном фоне и в направленном луче белого света, видны расходящиеся под углом 30 или 60 градусов голубые пересекающиеся лучики. По поводу их происхождения существуют две версии: либо микроскопические ориентированные согласно кристаллической структуре кварца включения иголочек минерала рутила, либо системы коротких тонких трещинок, ориентированных в кристалле параллельно некоторым граням и залеченных мельчайшими газово-жидкими включениями.

В комментариях к упомянутому в самом начале посту с шикарным видео этого эффекта, камрад @Illbefake попросил по возможности показать, как выглядит этот эффект при освещении кристалла кварца не белым светом, а, например, красным. Недавно мне в руки попал кристалл с таким эффектом, правда не со столь шикарно проявленным, как на видео, но всё же... Поэтому постараюсь выполнить просьбу и заодно продемонстрировать это явление всем интересующимся на своём собственном материале (т.е. всё, как я люблю...).

Ещё раз, но покрупнее:

Таким образом, эффект Тиндаля (голубое свечение) наиболее ярко проявляется под холодным и смешанным светом, под желтым светом лучи рассеяния уже не голубые, а белые, под красным и синим светом заметны только трещинки-дефекты в кристалле. Под ультрафиолетом трещинки-дефекты могут быть подсвечены желтым.

Такие дела...

Немного о человеке, чьим именем названо это явление...

Ирландский физик, всю жизнь занимался исследованием магнетизма, поглощения теплового излучения газами и парами, рассеяния света в мутных средах и так далее. Был директором Королевского института в Лондоне, другом и соратником известного физика Майкла Фарадея и очень разносторонним человеком: помимо оптики и магнетизма занимался гляциологией, геодезией, акустикой. Его именем назван не только описанный здесь оптический эффект, но и кратер на Луне, а также ледник в национальном парке Торрес-дель-Пайне в Чили...

При составлении текстовой части поста использован материал из статьи Екатерины Мищенко: https://indicator.ru/physics/istoriya-nauki-chelovek-rasseya...

Интересно?