REFRAÇÃO

Quando um raio de luz incide na superfície de uma gema, parte dele se reflete e parte se refrata, isto é, penetra e se transmite no interior da gema, mas em uma direção diferente à de incidência. Este desvio sofrido pelo raio de luz ao passar de um meio menos denso (ar) para um meio mais denso (um sólido transparente, no caso uma gema) é uma das mais importantes propriedades ópticas aplicadas em gemologia, uma vez que a luz se desvia de modo distinto no interior das espécies minerais, possuindo, então, cada qual seu índice de refração. O IR corresponde à relação entre a velocidade da luz no ar e na pedra, contudo, na prática, não é necessário efetuar qualquer cálculo, uma vez que o valor é medido por um instrumento de simples operação denominado refratômetro Refratômetro com escala externa (Foto: Luiz Antonio Gomes da Silveira) O procedimento consiste em colocar uma pequena gota de um determinado líquido (usualmente uma solução saturada de enxofre e tetraiodoetileno em iodeto de metileno) sobre a superfície de vidro limpa do refratômetro e sobre ela apoiar a faceta principal da gema também limpa, cujo índice de refração se pretende determinar. O líquido é utilizado para assegurar o contato óptico, evitando a formação de uma película de ar que impediria a leitura. Observando-se através da ocular do instrumento, nos deparamos com uma escala calibrada em índices de refração. Se o índice do mineral cai dentro do campo do refratômetro, parte da escala se ilumina e parte se mantém sombreada. A observação da posição da linha divisória entre as porções clara e escura nos permite determinar o IR, que pode ser lido diretamente na escala. Detalhe de gema facetada disposta para determinação de índice de refração (Foto: Luiz Antonio Gomes da Silveira) O intervalo abrangido pelo refratômetro convencional é, usualmente, de 1,30 a 1,81, sendo o limite superior correspondente ao índice de refração do líquido de contato óptico. Gemas com índices superiores a 1,81 não podem ser identificadas com o auxílio do refratômetro e delas se diz que apresentam leitura negativa. Até aqui, consideramos que as gemas possuem somente um índice de refração; no entanto, este é o caso apenas daquelas que se cristalizam no sistema cúbico e dos materiais amorfos (aqueles cujos átomos estão dispostos de maneira aleatória, em contraposição aos cristalinos, nos quais estão arranjados de forma ordenada), que se denominam isótropos ou monorrefringentes. Quando um raio de luz penetra em um cristal de qualquer sistema que não seja o cúbico e em qualquer direção que não seja a do eixo óptico, divide-se em 2 raios de luz polarizada. Eles se propagam no interior do cristal com velocidades distintas e, portanto, são refratados e absorvidos com diferentes intensidades, de modo que emergem com distintas cores ou tons. Para as gemas que assim se comportam, há um índice de refração mínimo e outro máximo e a diferença entre eles é denominada birrefringência. Assim sendo, as gemas que cristalizam nos sistemas que não sejam o cúbico são ditas birrefringentes ou anisótropas. Para se detectar e medir a dupla refração, coloca-se um filtro polarizador sobre a ocular do refratômetro. Ao mantermos o filtro em posição fixa, obtemos um índice de refração e, ao girá-lo, captamos o raio correspondente ao outro índice. Recomenda-se fazer e anotar sucessivas leituras dos pares de valores extremos em aproximadamente 8 posições, à medida que giramos a gema a cada 45o. Os índices de refração máximo e mínimo corresponderão ao maior e menor valores obtidos, dentre todas as leituras efetuadas. Devemos nos lembrar de que, por definição, uma gema sintética possui propriedades físicas e ópticas – além de composição química e estrutura cristalina - iguais às de sua equivalente natural, razão pela qual a determinação de seu(s) índice(s) de refração não nos permite separá-las, o que é mais comumente feito através do exame de suas inclusões e estruturas.