Имея под рукой эталоны из шкалы Мооса, можно легко определить твердость любого минерала. Сделаем это, например, для красного граната — пиропа.
На ромбической грани пиропа осколок алмаза легко оставляет глубокую борозду. Рубином альмандин тоже можно поцарапать, но с большим трудом, и царапина будет неглубокой. Едва заметный штрих на гранате оставит топаз, а кварц бессилен сделать и это. Следовательно, пироп мягче топаза и тверже кварца. Его твердость обозначается числом 7,5.
Отметим, что твердость ногтя по шкале Мооса равна 2,5, медной проволоки — 3, оконного стекла и кухонного ножа — 5, напильника — 6.
Теперь обратимся к показателю преломления света.
Известно, что скорость света зависит от оптической плотности среды. С наибольшей скоростью свет распространяется в космической пустоте, или в вакууме — около трехсот тысяч километров в секунду. В воздухе скорость света уменьшается. Отношение скорости света в вакууме к скорости света в воздухе называется показателем преломления воздуха. Он выражается числом 1,0001. В воде скорость света будет еще меньше, показатель преломления воды 1,333. В кристаллических веществах свет еще более замедляется. Например, за одну секунду он проходит только 160 тысяч километров сплошного демантоида (есть такой гранат). Подобный вселенский кристалл и вообразить-то невозможно, тем не менее скорость света в нем определена с большой точностью. Вычислим показатель преломления демантоида — он окажется равным 1,875. Есть минералы с еще большим показателем преломления, например, алмаз, рутил, гематит.
Американский писатель-фантаст Боб Шоу написал рассказ «Свет былого». Вкратце не передать боль и лиричность этого произведения. Фантастическая же идея заключается в изобретении так называемого медленного стекла, скорость света в котором необыкновенно мала. Расстояние в полсантиметра свет проходит за десять лет. Попробуйте прикинуть показатель преломления медленного стекла — получится что-то вроде пятерки с пятнадцатью нулями. Что по сравнению с этой астрономической величиной жалкий показатель преломления алмаза — 2,4!
Рассказ Б. Шоу произвел сильное впечатление. Некоторые решили, что за последние годы это единственное произведение с действительно свежей фантастической идеей.
Не пытаясь умалить достоинств медленного стекла, все же напомним о существовании повести А. Р. Беляева «Светопреставление» (1929 г.). Это веселое произведение о том, как Земля вошла в полосу газа, сильно замедляющего скорость света. Показатель преломления света в газе примерно равен тройке с девятью нулями. Беляев придумал множество забавных ситуаций, связанных с замедлением света. Таким образом, идея вещества с колоссальным показателем преломления света принадлежит советскому фантасту.
Однако неужели для определения показателя преломления нужно узнать скорость света в кристалле? На помощь людям пришел В. Снеллиус, профессор Лейденского университета. В 1620 году он доказал, что искомое можно найти, разделив синус угла падения света на кристалл на синус угла преломления. Однако, как шутят студенты, неизвестно, с какой стороны в микроскоп следует ввести эту формулу, чтобы получить показатель преломления.
В. А. Мезенцев, автор книги «Каменная сказка», пишет: «…проясним и старый термин „бриллиант чистой воды“. Если ограненный алмаз вполне бесцветен, то, опущенный в стакан с чистой водой, он почти невидим». Уместно также вспомнить повесть Ю. Назарова «Хамелеоны», опубликованную в «Искателе». Автор живописует: «Морозов подошел к журнальному столику, на котором стоял хрустальный графин. Приподняв, он наклонил графин, чтобы налить воды, и вдруг ему показалось, что по дну что-то перекатывается. Борис посмотрел графин на свет, но ничего не увидел… И вдруг у Морозова сама собой всплыла вычитанная в книге фраза: „бриллианты чистой воды“. Они же так называются, потому что у них такой же угол преломления, как у воды… Когда из графина осторожно вылили воду через марлю, присутствующие увидели на ней несколько крупных и мелких камешков, которые заиграли всеми цветами радуги».