Warum ist Glas oder ein reiner, gut auskristallisierter Bergkristall durchsichtig ?
Die perfekte Kristallform eines gut auskristallisierten und unbeschädigten Bergkristalls bewirkt große Faszination bei seinem Betrachter. Dabei ist eine seiner wichtigsten Eigenschaften seine Klarheit. Deshalb sind seltenere, besonders klare Kristalle bei Sammlern auch begehrter. Doch wie kommt eigentlich diese Klarheit zustande, die man natürlich auch bei anderen Mineralen und bei Glas findet? .
Lichtteilchen bringen Elektronen zum Schwingen
Licht kann in Glas sowie in Bergkristall eindringen, weil sie glatte Oberflächen besitzen und das Licht nicht an vielen winzigen Flächen reflektiert wird. Außerdem sind im Kristallinneren keine reflektierenden Grenzflächen vorhanden. Licht kann als Energieteilchen oder sogenanntes Photon interpretiert werden. Es wird absorbiert, wenn es auf Teilchen trifft, auf die es seine Energie überträgt. Diese Teilchen fangen dann an zu schwingen. In einem Metall beispielsweise sind sehr viele Elektronen vorhanden, die sich frei bewegen können. Der elektronenerfüllte Raum in einem Metall wird deshalb auch als Elektronengas bezeichnet. Lichtteilchen, die in das Metall eindringen kollidieren mit den freien Elektronen im Elektronengas des Metalls und übertragen dabei ihre Energie auf die Elektronen. Die Lichtteilchen, die ja nur aus aus reiner Energie bestehen, werden dabei absorbiert. Da die Elektronen in einem Metall frei beweglich sind lassen sie sich sehr leicht zur Schwingung anregen. Die Schwingungsenergie äußert sich als Wärme. Das Metall erscheint dann als schwarz. In einem Bergkristall sind sehr viel weniger Elektronen vorhanden. Diese sind außerdem im Kristallverband des Siliziumdioxids nicht frei beweglich sondern in festen Atombindungen integriert. Die Wahrscheinlichkeit, dass Lichtquanten mit einem Elektron zusammenzustoßen ist in einem Bergkristall oder in Glas sehr viel geringer. Ein Lichtstrahl findet seinen Weg durch Glas oder Bergkristall also leichter. Gefärbtes Glas enthält Metalle wie Mangan, Eisen oder Kobalt. Deren Elektronen absorbieren zumindest einen Teil der Lichtenergie. Der Rest ist als bestimmte Farbe sichtbar. Die Lichtdurchlässigkeit von Stoffen nennt man auch Transparenz. Ein lichtundurchlässiges Mineral wird als opak bezeichnet. Die klarsten, unverzwillingten Bergkristalle dienen in der Hochfrequenztechnik als Schwingquarze und sind aus der Elektronik nicht mehr wegzudenken. Der technische Bedarf wird jedoch heute fast ausschließlich aus künstlich gezüchteten Kristallen gedeckt.
Tönen von Rauchquarz.
Rauchquarz, Morion oder fälschlicherweise auch Rauchtopas genannt werden Bergkristalle, die aufgrund langzeitiger Einwirkung von natürlicher radioaktiver Strahlung des umgebenden Gesteins eine graue Trübung erhalten oder gar schwarz werden. Durch radioaktive Strahlen werden Atome aus dem Kristallverband entfernt, indem die Elektronen ihrer Atombindungen durch Lichtteilchen angeregt werden. Die entstandenen Lücken werden durch freie Elektronen aus der Strahlung aufgefüllt. Sie absorbieren wiederum die Energie von Lichtteilchen, wodurch Kristalle eine dunkle Tönung erhalten.
Fälschungen durch Bestrahlen
Oft werden klare Bergkristalle durch radioaktive Bestrahlung künstlich getönt. Andere Minerale werden erst durch Bestrahlung farbig oder ihre Farbe verändert sich. Der Mineralienmarkt ist übersäht von solchen Fälschungen, besonders bei tiefschwarzen Morionen sollte man vorsichtig sein.