Министерство образования и науки Российской Федерации
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Костромской государственный технологический университет
Кафедра технологии художественной обработки материалов
и технического сервиса
С.А. Шорохов
Расчёт рациональной формы выбранного вида огранки
и построение хода световых лучей в ограненном камне
Методические указания
к лабораторной работе
Кострома
2006
УДК 671.152
Шорохов С.А.
Расчёт рациональной формы выбранного вида огранки и построение хода световых лучей в ограненном камне: методические указания к лабораторной работе / С.А. Шорохов. – 1-е изд. – Кострома: КГТУ, 2006. - 11 с.
Методические указания предназначены студентам специальности 071504 «Художественное проектирование ювелирных изделий» для выполнения лабораторной работы согласно учебной программе дисциплины «Геммология».
В методических указаниях приводятся необходимые теоретические положения и методика проведения работы.
Рецензенты: заведующий кафедрой технологии машиностроения КГТУ
д.т.н., профессор В.И. Петровский
Рекомендовано редакционно - издательским советом университета.
Костромской государственный технологический университет, 2006
Цель работы:
Научить студента применять на практике теоретические знания, полученные при изучении дисциплины "Геммология и технологии вспомогательных операций", правильно производить построение хода световых лучей в ограненном камне и на основании расчетов назначать вид и тип огранки ювелирных и поделочных камней.
1. Цели и задачи огранки.
Огранка самоцветов производится с целью наиболее полного выявления ценных свойств камня. Этого достигают:
1. Путем рационального раскроя кристалла, т. е. умелого выделения из него наиболее однородной по структуре и красивой по окраске части;
2. Путем придания ей эстетически наиболее выгодной формы;
3. Путем подбора (расчета) размеров и соотношений линейных и угловых величин у получаемого многогранника, при которых ограненный самоцвет становится как бы собирателем и рефлектором падающих лучей, и его окраска выявляется наиболее сочно и ярко.
Задача осложняется тем, что при огранке самоцвета стремятся по возможности сохранить его вес, что обусловлено высокой стоимостью обрабатываемого материала.
При правильном подборе и расчете формы огранки и соотношений ее элементов, блеск поверхности всех граней коронки приближается к алмазному блеску в ореоле отраженных лучей. Внутренняя поверхность граней павильона отливает металлическим блеском под действием лучей, отражающихся от этих граней; при поворотах камня его грани как бы вспыхивают, «играют», различными цветами в результате дисперсии выходящих из самоцвета лучей.
Сумма блесков поверхностей коронки и павильона называется «сверканием» граненого камня; сочетание сверкания с цветовой игрой боковых граней называется «огнем» ограненного самоцвета.
2. Рациональные формы огранки
Создать рациональные формы огранки для каждого вида самоцвета - это значит удовлетворить всем приведенным выше условиям. Поэтому при разработке рациональных форм огранки необходимо:
1) исходить из оптических свойств и окраски каждого самоцвета: показателей преломления и отражения лучей, критических углов, дисперсии, плеохроизма, распределения по поверхности густоты окраски и других специфических для данного самоцвета особенностей, влияющих на его оптику;
учитывать зависимости, существующие между элементами формы и типа огранки, т. е. закономерности геометрии граненого самоцвета, так как каждая грань его вносит свою долю в общий блеск и игру всего камня;
основываться на оптических законах отражения, преломления, полного внутреннего отражения, дисперсии и поглощения, которым подчинены лучи света, падающие на поверхность граненого самоцвета и проникающие в него.
Без этого невозможен точный и обоснованный расчет любой рациональной формы огранки любого самоцвета.
3. Условия для получения максимального «сверкания»
ограненного самоцвета
Как уже указывалось выше, «сверкание» у драгоценного самоцвета складывается из блеска граней коронки, вызванного лучами, отраженными от поверхности коронки, и блеска граней павильона, обусловленного полным внутренним отражением лучей, упавших на внутреннюю поверхность павильона и вышедших из самоцвета после преломления у граней коронки.
Степень блеска граней коронки в отраженных лучах зависит от величины показателя отражения самоцвета. Значения этого показателя меняются от ряда не зависящих от нас причин (углов падения лучей света на поверхность граней, их поляризации, длины волны и т. д.), а также от качества полировки поверхностей граней коронки, их кристаллографической ориентировки и от других факторов (плохие условия хранения, вызывающие выветривание, разложение поверхности и т. д.). Так как это причины чисто технологического порядка, не связанные с вопросом формы самоцвета, то учитывать их при расчетах рациональных форм огранки, нет надобности. Что касается степени блеска внутренних поверхностей граней павильона, то она полностью будет зависеть от того, насколько правильно рассчитаны углы наклона этих граней относительно плоскости сечения базы ограненного самоцвета и в какой степени обеспечено правильное соотношение размеров основных элементов его формы.
Граненые самоцветы обычно закреплены в оправы ювелирных изделий, и поэтому основная масса лучей падает на грани коронки.
Б леск граней павильона, т. е. явление полного внутреннего отражения, будет иметь место лишь в том случае, если лучи света упадут на внутреннюю поверхность граней под углами, большими, чем критический угол R данного самоцвета; для этих лучей грани сыграют роль отражающих зеркал. Все лучи, упавшие под углом, меньшим R, переломившись, выйдут из граненого самоцвета и будут поглощены, «потушены», оправой ювелирного изделия (рис. 1). В результате, рассматривая граненый самоцвет перпендикулярно плоскости его площадки, мы обнаружим на фоне общего блеска внутренней поверхности павильона отдельные неотливающие грани, сквозь которые как бы «провалились» упавшие на них лучи света.
В точках А, Б, Г (см. рис. 1) лучи света, проникшие в камень, надают на грани павильона под углами, большими, чем критический угол R, поэтому в этих точках происходит полное внутреннее отражение лучей. В точке В луч упал на грань павильона под углом, меньшим, чем угол R, и поэтому, выйдя из камня, он поглощается оправой ювелирного изделия.
Рисунок 1. Ход световых лучей в
ограненном камне