RU2075960C1

RU2075960C1 - Jewelry stone working method

Info

Publication number: RU2075960C1
Application number: RU94021701A
Authority: RU
Inventors: Антон Викторович Васильев
Original assignee: Антон Викторович Васильев
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1997-03-27

Abstract

FIELD: jewelry's art. SUBSTANCE: method involves determining minimum and maximum angles α of inclination of main facets of pavilion depending on refractive index n of material to be faceted; selecting angle a of inclination of main facets of bit in accordance with selected angle b of inclination of main facets of pavilion to obtain ranges of possible values of angles a and b of inclination of main facets of pavilion and bit; excluding two of obtained ranges, in which beam radiated from stone is deflected for less than 10 deg from direction of beams falling on facets of bit or platform; selecting from remaining ranges of facet inclination angles the ranges satisfying following conditions:

Description

Изобретение относится к области обработки камней, а более точно к способу обработки ювелирного камня. The invention relates to the field of stone processing, and more specifically to a method for processing jewelry stone.

Настоящее изобретение может быть использовано в ювелирной промышленности и декоративно-прикладном искусстве. The present invention can be used in the jewelry industry and arts and crafts.

Кристаллы прозрачных природных и синтетических материалов в их естественной форме обычно лишены яркого блеска или игры и поэтому нуждаются в огранке. Целью огранки является выявление красоты природного или синтетического камня, определяемой его оптическими свойствами. Для этого камню придают форму выпуклого многогранника так, чтобы как можно больше света, падающего на камень, возвращалось наружу и могло попасть в глаза наблюдателя. Crystals of transparent natural and synthetic materials in their natural form are usually devoid of glitter or play and therefore need to be cut. The purpose of the cut is to identify the beauty of natural or synthetic stone, determined by its optical properties. To do this, the stone is shaped like a convex polyhedron so that as much light as possible falling on the stone returns outside and can get into the eyes of the observer.

Любой огранщик сталкивался с проблемой выбора углов наклона для граней обрабатываемого камня. О важности правильного выбора их может говорить хотя бы тот факт, что после опубликования Марселем Толковским в 1919 году пропорций "идеальной" огранки бриллианта [1] многие владельцы,несмотря на неизбежную потерю массы, переогранили свои алмазы настолько новые камни выглядели лучше старых. И по сей день цена бриллианта нестандартной формы определяется размерами камня идеальной огранки, который можно огранить из данного бриллианта. Any cutter faced the problem of choosing the angle of inclination for the edges of the processed stone. At least the fact that after the publication of the proportions of the “ideal” diamond cut [1] by Marcel Tolkovsky in 1919, many owners, despite the inevitable loss of mass, overshooted their diamonds so much that the new stones looked better than the old ones, can speak about the importance of their right choice. And to this day, the price of a diamond of a non-standard shape is determined by the size of a perfect cut stone, which can be cut from this diamond.

Известно много разных вариантов выбора углов наклона граней и способов их расчета. Чаще всего они не совпадают, а иногда противоречат друг другу. Эти расхождения объясняются тем, что каждый автор руководствуется только своим решением, обусловленным выбранными им исходными предпосылками и не замечает другие многочисленные аспекты проблемы. Дело усугубляется тем, что красота ограненного камня определяется целым рядом факторов. Мы постараемся объективно рассмотреть с разных сторон, как изменяются оптические свойства камня при изменении углов наклона граней и обоснуем границы их изменения, за которые не следует выходить. There are many different options for choosing the angle of inclination of the faces and how to calculate them. Most often they do not coincide, and sometimes contradict each other. These discrepancies are explained by the fact that each author is guided only by his own decision, due to the initial assumptions he has chosen, and does not notice other numerous aspects of the problem. The matter is compounded by the fact that the beauty of a faceted stone is determined by a number of factors. We will try to objectively consider from different angles how the optical properties of the stone change when the angles of inclination of the faces change and we justify the boundaries of their changes, which should not be exceeded.

Главная задача ограненного камня как оптического устройства заключается в том, чтобы в глаз наблюдателя отражалось как можно больше света, падающего на камень. В современных способах огранки это достигается за счет двойного полного внутреннего отражения луча света на гранях павильона (низа камня). The main task of a faceted stone as an optical device is to reflect as much light as possible falling on the stone into the observer's eye. In modern cutting methods, this is achieved due to double total internal reflection of the light beam on the edges of the pavilion (bottom of the stone).

Для густо окрашенных камней полезно уменьшать угол α наклона основных граней павильона, так как при этом уменьшается путь, проходимый лучом через камень, и тем самым ослабляется окраска выходящих лучей. Однако, если уменьшить угол a так, что он станет меньше предельного угла полного внутреннего отражения, появляется очень неприятный эффект. Грани павильона, рассматриваемые сверху прямо через площадку, перестают блестеть, становятся прозрачными и сквозь них видно все, что находится под камнем. Из-за прозрачности середины теряется целостность восприятия камня и он выглядит "как стекляшка". Специалисты-практики считают, что угол a должен превышать предельный угол полного внутреннего отражения по крайней мере на 2 градуса, то есть
α>γ+2^°, (1)
где γ arcsin(1/n) предельный угол полного внутреннего отражения для данного материала с показателем преломления n.For densely colored stones, it is useful to reduce the angle α of inclination of the main faces of the pavilion, since this reduces the path traveled by the beam through the stone, and thereby weaken the color of the emerging rays. However, if we reduce the angle a so that it becomes less than the limiting angle of total internal reflection, a very unpleasant effect appears. The edges of the pavilion, viewed from above directly through the site, cease to shine, become transparent and through them everything that is under the stone is visible. Due to the transparency of the middle, the integrity of the perception of the stone is lost and it looks "like a glass". Practitioners believe that the angle a should exceed the limit angle of total internal reflection by at least 2 degrees, i.e.
α> γ + 2 ^° , (1)
where γ arcsin (1 / n) is the limit angle of total internal reflection for a given material with a refractive index of n.

Для бледно окрашенных камней с целью увеличения густоты окраски следует по возможности увеличить угол a даже в ущерб яркости. Однако для всех видов огранки кроме ступенчатой, возможности мастера менять этот угол сильно ограничены. Дело в том, что насыщенность окраски при увеличении углa a возрастает медленно, а яркость убывает так быстро, что в большинстве случаев нецелесообразно делать этот угол более 47 градусов. For pale colored stones, in order to increase the density of the color, it is necessary to increase the angle a if possible, even to the detriment of brightness. However, for all types of cuts except stepped, the possibilities of the master to change this angle are very limited. The fact is that the saturation of the color increases slowly with increasing angle a, and the brightness decreases so quickly that in most cases it is not practical to make this angle more than 47 degrees.

Для того, чтобы увидеть отраженный камнем луч, надо не только повернуть его назад с помощью павильона, но еще и обеспечить его выход в воздух через грани коронки (верха камня). Если углы b наклона основных граней коронки сделать слишком большими, луч вместо выхода в воздух отразится обратно в камень. Хотя и были предложены типы огранки, рассчитанные на многократное (6 и более раз) внутреннее отражение лучей [2] их трудно реализовать на практике. Влияние несовершенства полировки граней с увеличением числа отражений накапливается и направление прохождения луча становится непредсказуемым. Полного внутреннего отражения на гранях коронки можно избежать, если делать угол b не более чем
β = γ+90^°-2α (2) (2)
При этом допускается, что ближе к рундисту (пояску камня), угол β может возрастать на несколько градусов за счет нижних клиньев коронки или дополнительных ступеней.In order to see the ray reflected by the stone, it is necessary not only to turn it back with the help of the pavilion, but also to ensure its exit into the air through the edges of the crown (top of the stone). If the angles b of the inclination of the main faces of the crown are made too large, the beam will be reflected back into the stone instead of going out into the air. Although cut types have been proposed for multiple (6 or more times) internal reflection of rays [2] they are difficult to put into practice. The effect of imperfect polishing of the faces with an increase in the number of reflections accumulates and the direction of the beam becomes unpredictable. Total internal reflection on the edges of the crown can be avoided by making the angle b not more than
β = γ + 90 ^° -2α (2) (2)
It is assumed that closer to the girdle (stone girdle), the angle β can increase by several degrees due to the lower wedges of the crown or additional steps.

Из идеи возвращения лучей камнем возникли рекомендации делать такие углы наклона граней, чтобы лучи света выходили из камня назад строго в том же направлении, в котором они к нему пришли [3 и 4] Однако эти решения не завоевали популярности, вследствие того, что при таких углах наклона основных граней увидеть выходящие из камня лучи сможет только лампочка, которая их испустила, а не глаз человека. Наблюдатель же увидит в таком камне отражение собственного лица, которое не является источником света, поэтому такой камень выглядит тускло. From the idea of returning the rays of stone by a stone, recommendations arose to make the angles of inclination of the faces so that the rays of light exit the stone back exactly in the direction in which they came to it [3 and 4] However, these solutions did not gain popularity, due to the fact that with such only the light bulb that emitted them, and not the human eye, can see the rays emanating from the stone at the angles of inclination of the main faces. The observer will see in such a stone a reflection of his own face, which is not a source of light, therefore such a stone looks dull.

Известен способ огранки камня, в котором, для того, чтобы выходящие из камня лучи попадали в глаз человека, они при возвращении отклоняются от траектории падения на камень по крайней мере на 10 градусов [5] Причем, это условие должно выполняться для трех возможных способов прохождения лучей через камень. There is a method of stone cutting, in which, in order for the rays coming out of the stone to fall into the human eye, when they return, they deviate from the trajectory of falling onto the stone by at least 10 degrees [5] Moreover, this condition must be fulfilled for three possible ways of passing rays through the stone.

1) Вход в площадку и выход из площадки. Для этого луча необходимое отклонение обеспечивается, если угол a удовлетворяет условиям:

2) Вход в грань коронки и выход из грани коронки. В этом случае углы α должны лежать за пределами области, ограниченной кривыми:
b
3) Вход в площадку, а выход из грани коронки. По принципу обратимости лучей, этот путь эквивалентен входу в грань коронки и выходу из площадки. В этом случае углы

должны лежать за пределами области, ограниченной кривыми:
α и β
Однако предложенные формулы и полученные из них результаты справедливы только для лучей, падающих на камень вблизи нормали к плоскости площадки или рундиста. В реальных условиях ношения ювелирного украшения возможно произвольное относительное положение источника света, камня и наблюдателя. При этом для некоторых направлений падения света на камень может не обеспечиваться минимальное отклонение выходящего луча.1) Entrance to the site and exit from the site. For this beam, the necessary deviation is provided if the angle a satisfies the conditions:

2) Entrance to the edge of the crown and exit from the edge of the crown. In this case, the angles α should lie outside the region bounded by the curves:
b
3) Entrance to the site, and exit from the edge of the crown. According to the principle of reversibility of rays, this path is equivalent to entering the edge of the crown and leaving the site. In this case, the angles

must lie outside the area bounded by the curves:
α and β
However, the proposed formulas and the results obtained from them are valid only for rays incident on a stone near the normal to the plane of the site or girdle. In real conditions of wearing jewelry, an arbitrary relative position of the light source, stone and observer is possible. Moreover, for some directions of incidence of light on the stone, the minimum deviation of the outgoing beam may not be ensured.

В основу изобретения положена задача создать способ обработки ювелирного камня, в котором, за счет правильного выбора углов наклона основных граней, обеспечивается восприятие глазом наибольшего количества световых лучей при любом возможном положении источников света, обеспечивая красоту ограненного камня. The basis of the invention is the creation of a method for processing jewelry stone, in which, due to the correct selection of the angles of inclination of the main faces, the eye perceives the greatest number of light rays at any possible position of the light sources, ensuring the beauty of the faceted stone.

Поставленная задача решается тем, что в способе огранки камня, в зависимости от показателя n преломления ограняемого материала, определяют минимальный и максимальный углы

наклона основных граней павильона:
α предельный угол полного внутреннего отражения, при этом угол α>γ+2^°, где γ = arcsin(l/n) лежит за пределами
α.The problem is solved in that in the method of stone cutting, depending on the refractive index n of the faceted material, determine the minimum and maximum angles

tilt of the main faces of the pavilion:
α is the limit angle of total internal reflection, with the angle α> γ + 2 ^° , where γ = arcsin (l / n) lies outside
α.

в зависимости от выбранного угла

наклона основных граней павильона, выбирают угол α наклона основных граней коронки из следующего соотношения:
b,
получая границы областей возможных значений углов β<90^°-2α+γ, наклона основных граней павильона и коронки. Из полученных выше областей исключают две области, для которых выходящий из камня луч может отклоняться менее, чем на 10 градусов от направления падения луча на камень для лучей падающих перпендикулярно площадке, и в границах оставшихся областей выбирают углы наклона основных граней коронки и павильона и осуществляют огранку камня с последующей шлифовкой и полировкой граней согласно изобретению при огранке камня, определяют две области, внутри которых выходящий из камня луч может отклоняться на угол менее 10 градусов от направления падения луча на камень для любого направления падения лучей на грани коронки или площадки, а из оставшихся областей углов наклона граней выбирают области, удовлетворяющие условиям:
α и β

При таком решении все потери света в камне минимальны. В результате камни, ограненные таким образом, выглядят ярче ограненных традиционным образом, а световые блики у них равномерно распределены по всей поверхности.depending on the chosen angle

the inclination of the main faces of the pavilion, choose the angle α of the inclination of the main faces of the crown from the following ratio:
b
getting the boundaries of the areas of possible values of angles β <90 ^° -2α + γ, the slope of the main faces of the pavilion and crown. Two regions are excluded from the regions obtained above, for which the beam emerging from the stone can deviate less than 10 degrees from the direction of the beam falling onto the stone for rays falling perpendicular to the site, and the angles of inclination of the main faces of the crown and pavilion are selected within the boundaries of the remaining areas and faceting stone with subsequent grinding and polishing of the faces according to the invention when cutting a stone, define two areas within which the beam emerging from the stone can deviate by an angle of less than 10 degrees from the direction of falling ray on the stone for any direction of incidence of the rays on the edge of the crown or platform, and from the remaining areas of the angles of inclination of the faces, select areas that satisfy the conditions:
α and β

With this solution, all light losses in the stone are minimal. As a result, stones faceted in this way look brighter than faceted in the traditional way, and their light flares are evenly distributed over the entire surface.

Целесообразно при огранке камня из слабо окрашенных материалов выбирать углы наклона граней, при которых луч проходит через камень наиболее длинным путем, которые удовлетворяют условию
β>360^°-8α.
При этом возрастает густота окраски ограненного камня.When cutting a stone from weakly colored materials, it is advisable to choose the angles of inclination of the faces at which the beam passes through the stone in the longest way that satisfy the condition
β> 360 ^° -8α.
At the same time, the color density of the faceted stone increases.

Также целесообразно при огранке камня из густо окрашенных материалов, выбирать углы наклона, удовлетворяющие условию
β<360^°-8α,
при которых луч проходит через камень наиболее коротким путем, а от граней павильона отражается в наиболее широком диапазоне углов. Таким образом достигается максимальная яркость даже в густо окрашенных камнях.When cutting a stone from densely colored materials, it is also advisable to choose tilt angles that satisfy the condition
β <360 ^° -8α,
in which the beam passes through the stone in the shortest way, and from the edges of the pavilion is reflected in the widest range of angles. In this way, maximum brightness is achieved even in densely colored stones.

Желательно также, при огранке камня, для которого необходимо выявить наилучшую игру, угол наклона основных граней коронки выбирать максимально возможным при условии β>360^°-8α.. При этом луч света проходит через призму ограняемого вещества с максимальным углом раскрытия при вершине, что обеспечивает максимальную дисперсионную окраску лучей, выходящих из камня в наиболее широком диапазоне возможных направлений.It is also desirable, when cutting a stone for which it is necessary to identify the best game, the angle of inclination of the main edges of the crown should be chosen as possible as long as β> 360 ^° -8α .. At the same time, a ray of light passes through the prism of the faceted substance with a maximum opening angle at the apex, which ensures the maximum dispersion color of the rays emerging from the stone in the widest range of possible directions.

Для материалов с высоким показателем преломления, целесообразно огранять дополнительные "цирконовые" грани, выбирая углы наклона основных граней павильона из области решений, удовлетворяющей условию:
β>360^°-8α,
а дополнительные из условия
β<360^°-8θ,
где θ угол наклона цирконовых граней, при одном угле наклона основных граней коронки b.For materials with a high refractive index, it is advisable to cut additional "zircon" faces, choosing the angles of inclination of the main faces of the pavilion from the solution domain that satisfies the condition:
β> 360 ^° -8α,
and additional conditions
β <360 ^° -8θ,
where θ is the angle of inclination of the zircon faces, at one angle of inclination of the main faces of the crown b.

Целесообразно при огранке смещать на рундисте основных грани павильона относительно основных граней коронки. Наилучшие результаты получаются, если основные грани коронки лежат посередине между основными гранями павильона. When cutting, it is advisable to shift on the girdle the main faces of the pavilion relative to the main faces of the crown. The best results are obtained if the main faces of the crown lie in the middle between the main faces of the pavilion.

Возможно поверхность рундиста огранять плоскими гранями. При этом они должны лежать со стороны павильона под углом наклона 53-90 градусов к плоскости рундиста. It is possible to cut the surface of the girdle with flat faces. Moreover, they should lie on the side of the pavilion at an angle of inclination of 53-90 degrees to the plane of the girdle.

В предлагаемом способе обработки обеспечивается максимальная красота ограненного камня за счет максимальной яркости для наиболее широкого диапазона направлений падающего света и для наиболее широкого диапазона направлений рассматривания камня. In the proposed processing method, the maximum beauty of the faceted stone is ensured due to the maximum brightness for the widest range of directions of incident light and for the widest range of viewing directions of the stone.

На фиг. 1 изображено отражение световых лучей от граней павильона; на фиг. 2 вид сбоку на ограненный камень; на фиг. 3 вид сверху на ограненный камень; на фиг. 4 вид снизу на ограненный камень; на фиг. 5, 6, 7 и 8 - различные области углов наклона основных граней павильона (отложены по горизонтали) и основных граней коронки (отложены по вертикали) для кварца, хризолита, корунда и циркона соответственно; на фиг. 9 вид снизу на ограненный камень с цирконовыми гранями; на фиг. 10 вид сбоку на ограненный камень с цирконовыми гранями и смещением коронки относительно павильона. In FIG. 1 shows the reflection of light rays from the faces of the pavilion; in FIG. 2 side view of a faceted stone; in FIG. 3 top view of a faceted stone; in FIG. 4 bottom view of a faceted stone; in FIG. 5, 6, 7, and 8 — different regions of the angles of inclination of the main faces of the pavilion (horizontal horizontal) and the main faces of the crown (vertical vertical) for quartz, chrysolite, corundum, and zircon, respectively; in FIG. 9 bottom view of a faceted stone with zircon faces; in FIG. 10 side view of a faceted stone with zircon faces and crown offset relative to the pavilion.

В основу предлагаемого способа обработки камня положены результаты экспериментального изучения и теоретического анализа возможных путей распространения луча света через ограненный кмень. На фиг. 1 показан ход лучей через две напротив лежащие грани 1 павильона 2, наклоненные под углом a к плоскости рундиста 3 (поясок камня). Условия полного внутреннего отражения на обеих гранях 1 выполняются только для лучей, направления падения которых лежат внутри угла v, ,, то есть между лучами А и В. (Отметим, что здесь рассматривается угол внутри камня, в воздухе он будет больше за счет преломления). Для луча С полное внутреннее отражение нарушается на первой грани 1а, а для луча D на второй грани 1в. Значение диапазона возможных направлений падающих лучей, для которых выполняются условия полного внутреннего отражения, можно рассчитать аналитически:
Φ = 180^°-2γ-2α, (1)
где γ предельный угол полного внутреннего отражения. Из этого выражения следует, что чем меньше угол a,, тем больше диапазон углов Φ,, тем больше падающих на камень лучей возвращается назад, тем больше вероятность их наблюдения и следовательно больше яркость камня. Особенно полезно уменьшить углы наклона граней 1 низа для густо окрашенных камней, так как при этом уменьшается путь, проходимый лучом через камень, и ослабляется окраска выходящих из него лучей. Однако, если огранить грани 1 павильона 2 под углом менее предельного угла полного внутреннего отражения, середина камня становится прозрачной и перестает блестеть, поэтому угол α должен по крайней мере на 2 градуса превышать угол g:
α>γ+2^°. (2)
Для бледно окрашенных камней с целью увеличения густоты окраски следует по-возможности увеличить угол α даже в ущерб яркости. Однако насыщенность окраски при увеличении угла a возрастает медленно, а яркость убывает так быстро, что в большинстве случаев нецелесообразно делать этот угол более 47 градусов. Поэтому мы не будем даже рассматривать другие недостатки, возникающие при больших углах наклона граней павильона 2.The proposed method of stone processing is based on the results of an experimental study and theoretical analysis of the possible paths of propagation of a light ray through a faceted stone. In FIG. 1 shows the course of the rays through two opposite lying faces 1 of pavilion 2, inclined at an angle a to the plane of the girdle 3 (stone belt). The conditions of total internal reflection on both faces 1 are satisfied only for rays whose incidence directions lie inside angle v, that is, between rays A and B. (Note that here we consider the angle inside the stone, it will be larger in the air due to refraction) . For beam C, total internal reflection is violated on the first face 1a, and for beam D on the second face 1c. The value of the range of possible directions of the incident rays, for which the conditions of total internal reflection are satisfied, can be calculated analytically:
Φ = 180 ^° -2γ-2α, (1)
where γ is the limiting angle of total internal reflection. From this expression it follows that the smaller the angle a ,, the larger the range of angles Φ ,, the more rays incident on the stone come back, the greater the likelihood of their observation and therefore the greater the brightness of the stone. It is especially useful to reduce the angles of inclination of the faces of the bottom 1 for densely colored stones, since this reduces the path traveled by the beam through the stone, and weakens the color of the rays emerging from it. However, if facets 1 of Pavilion 2 are cut at an angle less than the maximum angle of total internal reflection, the middle of the stone becomes transparent and ceases to shine, therefore, the angle α must be at least 2 degrees greater than the angle g:
α> γ + 2 ^° . (2)
For pale colored stones, in order to increase the density of the color, the angle α should be increased as much as possible, even to the detriment of brightness. However, the saturation of the color increases slowly with increasing angle a, and the brightness decreases so quickly that in most cases it is not practical to make this angle more than 47 degrees. Therefore, we will not even consider other shortcomings arising at large angles of inclination of the faces of Pavilion 2.

Фиг. 1 демонстрирует также преимущества открытых оправ для закрепления камней. Так как крапановый каст оставляет павильон 2 камня доступным для обозрения, луч D нельзя считать потерянным. Это особенно полезно для бесцветных камней, так как абсорбционная окраска таких лучей намного слабее, а дисперсионная, то есть обусловленная дисперсией материала из которого изготовлен камень выше, чем обычно. FIG. 1 also shows the advantages of open frames for securing stones. Since the krapan caste leaves Pavilion 2 of the stone available for viewing, beam D cannot be considered lost. This is especially useful for colorless stones, since the absorption color of such rays is much weaker, and dispersive, that is, due to the dispersion of the material from which the stone is made higher than usual.

Для того, чтобы выходящий из камня луч не отражался от граней 4 коронки 5 обратно в камень, их угол наклона не должен быть слишком большим, то есть
β<γ+90^°-2α. (3)
При этом, верхние клинья 6 коронки 4 (фиг. 2 и 3), наклоненные под меньшим углом, чем основные грани 4 коронки, обеспечивают выход в окружающее пространство косых лучей, направление распространения которых не лежит в одной плоскости с осью симметрии камня. Ближе к рундисту 7 угол наклона граней 4 коронки 5 может возрастать за счет дополнительных граней нижних клиньев 8 коронки 5 или дополнительных ступеней. Отражения выходящего луча внутрь при этом не происходит, если наклон дополнительных граней возрастает на несколько градусов.In order for the beam exiting the stone not to be reflected from the faces 4 of the crown 5 back into the stone, their angle of inclination should not be too large, i.e.
β <γ + 90 ^° -2α. (3)
In this case, the upper wedges 6 of the crown 4 (Fig. 2 and 3), inclined at a smaller angle than the main faces 4 of the crown, provide oblique rays in the surrounding space, the propagation direction of which does not lie in the same plane with the axis of symmetry of the stone. Closer to the girdle 7, the angle of inclination of the faces 4 of the crown 5 can increase due to additional faces of the lower wedges 8 of the crown 5 or additional steps. In this case, reflection of the outgoing beam does not occur if the inclination of the additional faces increases by several degrees.

Для того, чтобы выходящий из камня луч мог попасть в глаз человека, необходимо обеспечить его отклонение от направления падения на камень по крайней мере на 10 градусов. Условия, налагаемые при этом на углы наклона граней 1 павильона 2 (фиг. 1), для лучей вошедших и вышедших через площадку 9 легко написать аналитически:

При этом для лучей, почти перпендикулярных площадке 9 обеспечивается отклонение 10 градусов, а для всех остальных оно может быть только больше. Условия, налагаемые на углы наклона граней павильона и коронки для обеспечения выходящего луча по крайней мере на 10 градусов, для лучей, вошедших в грань коронки и вышедших через грань площадки или коронки во всем возможном диапазоне углов падения, представляют собой трансцендентные уравнения, меняющиеся в зависимости от рассматриваемых областей углов наклона граней и показателя преломления ограняемого камня. Поэтому их можно решать только численно, для фиксированного показателя преломления, проверяя на величину возможного отклонения луча каждую пару углов α и β для всех возможных направлений падения света на камень.In order for the ray emerging from the stone to fall into the human eye, it is necessary to ensure its deviation from the direction of incidence on the stone by at least 10 degrees. The conditions imposed on the angles of inclination of the faces 1 of pavilion 2 (Fig. 1) for rays entering and leaving through platform 9 can be easily written analytically:

Moreover, for rays almost perpendicular to the site 9, a deviation of 10 degrees is provided, and for all others it can only be larger. The conditions imposed on the angles of inclination of the faces of the pavilion and crown to ensure an output beam of at least 10 degrees, for rays entering the face of the crown and going through the face of the platform or crown in the entire possible range of angles of incidence, are transcendental equations that vary depending from the considered areas of the angles of inclination of the faces and the refractive index of the faceted stone. Therefore, they can be solved only numerically, for a fixed refractive index, by checking for a possible beam deflection each pair of angles α and β for all possible directions of light incidence on the stone.

Рассмотрим несколько примеров обработки камней, в частности кварца, хризолита, корунда и циркона, для которых возможные области углов наклона основных граней приведены на фиг. 5, 6, 7 и 8 соответственно. Углы a наклона основных граней 1 павильона 2 отложены по оси Х, а углы b наклона основных граней 4 коронки 5 по оси Y. Каждая точка плоскости, соответствующая паре углов a и β, была проверена на величину минимального возможного отклонения для любых возможных направлений падающего света, при которых луч вообще может отразиться назад. Буквой Е обозначена заштрихованная область углов наклона основных граней 1 и 4, при которых возможно недостаточное отклонение световых лучей, вошедших в камень через грань площадки 9 и вышедших через нее наружу. Заштрихованные области углов, при которых возможно недостаточное отклонение возвращающихся лучей для случаев входа луча в грань 4 коронки 5, а выходы через грань площадки 9 или грань 4 коронки 5 обозначены буквами F и G соответственно. Заштрихованные области углов, не удовлетворяющие выражениям 2 и 3 обозначены буквами Н и Р. Незаштрихованными остались четыре области К, L, M и N, внутри которых и находятся интересующие нас решения. Внешний вид таких камней был проверен экспериментально. К сожалению, камни, ограненные так, что их угловые параметры попадают в области М и N выглядят весьма странно. Дело в том, что у камней из области углов М световые блики сосредоточены только в ближайшей к зрителю половине, а у камней из области N в дальней от него половине. Такая однобокость позволяет нам исключить решения М и N из рассмотрения. Let us consider several examples of processing stones, in particular quartz, chrysolite, corundum, and zircon, for which possible regions of the angles of inclination of the main faces are shown in FIG. 5, 6, 7 and 8, respectively. The tilt angles a of the main faces 1 of Pavilion 2 are plotted along the X axis, and the tilt angles b of the main faces 4 of the crown 5 along the Y axis. Each point on the plane corresponding to a pair of angles a and β was checked for the minimum possible deviation for any possible incident light directions in which the beam can generally bounce back. The letter E denotes the shaded area of the angles of inclination of the main faces 1 and 4, in which there may be insufficient deviation of the light rays entering the stone through the edge of the site 9 and out through it. Shaded areas of angles at which insufficient deviation of returning rays is possible for cases when the beam enters face 4 of crown 5, and exits through platform face 9 or face 4 of crown 5 are indicated by the letters F and G, respectively. The shaded areas of the corners that do not satisfy expressions 2 and 3 are denoted by the letters H and R. The four areas K, L, M, and N remained unshaded that contain the solutions of interest to us. The appearance of such stones was tested experimentally. Unfortunately, the stones faceted so that their angular parameters fall in the regions M and N look very strange. The fact is that for stones from the region of angles M, the light flare is concentrated only in the half nearest to the viewer, and for stones from the region N in the farthest half from it. Such one-sidedness allows us to exclude solutions M and N from consideration.

Из фиг. 5 видно, что у кварца отсутствует область L. Действительно, она появляется только для минералов с показателем преломления n больше 1,62. Таким образом, кварц можно огранить, выбирая углы наклона только из области К возможных решений. Например:
α = 43^°,β = 44^°.
Для материалов с меньшим показателем преломления n существует только одна область К возможных решений, которая в свою очередь исчезает, если n < 1,47. По-видимому, природные стекла, такие как обсидиан или тектит являются последним материалом, который можно удовлетворительно огранить, а такие минералы как флюорит или опал при огранке традиционной формы вообще не могут удовлетворить предъявленным нами требованиям.From FIG. Figure 5 shows that the quartz region L is absent. Indeed, it appears only for minerals with a refractive index n greater than 1.62. Thus, quartz can be cut by choosing tilt angles only from the region K of possible solutions. For instance:
α = 43 ^° , β = 44 ^° .
For materials with a lower refractive index n, there is only one region K of possible solutions, which in turn disappears if n <1.47. Natural glass, such as obsidian or tektite, is apparently the last material that can be satisfactorily cut, and minerals such as fluorite or opal, when cutting a traditional shape, generally cannot satisfy the requirements that we have made.

Хотя область решений L и позволяет сильно уменьшить угол наклона граней 1 павильона 2 для камней с высоким показателем преломления, этим следует пользоваться только в фантазийных формах огранки или для центральных клиньев (фиг. 9, 10) павильона в огранке типа "цирконовая". При α<37^° и особенно при малых размерах площадки, из-за прекращения выхода через площадку 9 лучей, вошедших через нее в камень, уменьшается количество световых бликов, даваемых камнем.Although the solution region L can significantly reduce the angle of inclination of the faces 1 of pavilion 2 for stones with a high refractive index, this should be used only in fancy cut forms or for central wedges (Figs. 9, 10) of the pavilion in a zircon cut type. At α <37 ^° and especially with the small size of the site, due to the cessation of the exit through the platform of 9 rays entering the stone through it, the number of light flares given by the stone decreases.

Для слабо окрашенных камней целесообразно выбирать углы наклона из области К решений, удовлетворяющих условию:
β>360^°-8α,
так как они отвечают большим углам наклона граней 1 и 4 (фиг. 1), что соответствует большей толщине камня и большей оптической длине пути луча через камень. Большая оптическая длина пути обеспечивает увеличение густоты абсорбционной окраски прошедшего через камень луча. Так слабо окрашенные разновидности хризолита и корунда (фиг. 6 и 7) можно, например, огранить следующим образом:
хризолит (перидот) α = 43^°, β = 40^°,,
корунд α = 43^°, β = 38^°..For weakly colored stones, it is advisable to choose the tilt angles from the region K of solutions satisfying the condition
β> 360 ^° -8α,
since they correspond to large angles of inclination of faces 1 and 4 (Fig. 1), which corresponds to a greater thickness of the stone and a greater optical path length of the beam through the stone. The large optical path length provides an increase in the density of the absorption color of the beam transmitted through the stone. So slightly colored varieties of chrysolite and corundum (Fig. 6 and 7) can, for example, be cut as follows:
chrysolite (peridot) α = 43 ^° , β = 40 ^° ,,
corundum α = 43 ^° , β = 38 ^° ..

Для густо окрашенных камней целесообразно ослабить окраску выходящих лучей. Для этого нужно выбрать минимальные углы наклона граней 1, 4 (фиг. 1) павильона 2 и коронки 5. Для этого наилучшим образом подходит область L возможных решений, которая удовлетворяет условию:
β<360^°-8α,
а чрезмерно интенсивно окрашенные разновидности хризолита и корунда можно огранить, например, следующим образом:

Такие углы наклона основных граней 1 (фиг. 1) павильона повышают яркость камня также за счет увеличения диапазона углов падения лучей, которые могут быть отражены камнем назад.For thickly colored stones, it is advisable to weaken the color of the emerging rays. To do this, select the minimum angles of inclination of the faces 1, 4 (Fig. 1) of pavilion 2 and crown 5. For this, the region L of possible solutions is best suited, which satisfies the condition:
β <360 ^° -8α,
and overly intensely colored varieties of chrysolite and corundum can be cut, for example, as follows:

Such tilt angles of the main faces 1 (Fig. 1) of the pavilion increase the brightness of the stone also by increasing the range of angles of incidence of rays that can be reflected back by the stone.

Для выявления наилучшей игры, то есть разложения выходящих из камня лучей в цвета радуги, необходимо, чтобы луч, проходя через камень, преломился через призму вещества с максимальным углом раскрытия при вершине. Этому требованию удовлетворяют углы наклона граней, лежащие в самом верхнем углу области К (фиг. 8) возможных решений. Таким образом целесообразно огранять бесцветные или слабоокрашенные камни с высокой дисперсией, например для циркона можно выбрать:
α = 41,5^°, β = 38^°.
Для камней с высоким показателем преломления удается сочетать углы наклона из областей К и L одновременно. Для этого нужно огранить на павильоне 2 (фиг. 9) дополнительные грани 10, обычно называемые "цирконовыми", так как похожие по орнаменту грани издавна используются при огранке циркона для предотвращения скалывания шипа камня. Эти грани имеют меньший, чем основные грани 1 павильона 2 угол наклона и по индексам делительной шестеренки лежат между ними. Например, для густо окрашенных цирконов можно использовать следующие углы наклона для основных граней 1, 4:
α = 43^°, β = 34^°,
тогда дополнительные грани 10 можно огранить под углом θ = 38^° наклона.To identify the best game, that is, the decomposition of the rays emerging from the stone into the colors of the rainbow, it is necessary that the beam, passing through the stone, be refracted through the prism of matter with a maximum opening angle at the apex. The angles of inclination of the faces lying in the uppermost corner of the region K (Fig. 8) of possible solutions satisfy this requirement. Thus, it is advisable to cut colorless or slightly colored stones with high dispersion, for example, for zircon you can choose:
α = 41.5 ^° , β = 38 ^° .
For stones with a high refractive index, it is possible to combine tilt angles from regions K and L at the same time. To do this, in Pavilion 2 (Fig. 9), additional faces 10, usually called “zircons”, must be cut, since similarly ornamented faces have long been used in cutting zircon to prevent chipping of a stone spike. These faces have a slope angle smaller than the main faces of Pavilion 1, and lie between them according to the indices of the pitch gear. For example, for densely colored zircons, you can use the following tilt angles for the main faces 1, 4:
α = 43 ^° , β = 34 ^° ,
then the additional faces 10 can be faceted at an angle θ = 38 ^{° of} inclination.

При традиционной форме огранки (фиг. 2) обычно следят за соответствием граней 4 коронки 5 и граней 1 павильона 2 так, чтобы грани 4 коронки 5 лежали строго над гранями 1 павильона 2. Однако, ограненные камни выглядят лучше, если грани 4 коронки 5 (фиг. 10) смещены относительно граней 1 павильона 2 и лежат между ними, причем наилучший результат получается, если грани 4 коронки 5 лежат строго посередине между гранями 1 павильона 2. При этом лучи света, проходящие через грани коронки 5 разбиваются надвое ребрами между гранями павильона 2, а лучи, отражаемые павильоном 2, разбиваются ребрами, разделяющими грани коронки 5. Таким образом увеличивается число выходящих лучей, а сам камень выглядит так, будто он ограничен более сложной огранкой с большим чем на самом деле числом граней. In the traditional cut shape (Fig. 2), the correspondence of the faces 4 of the crown 5 and the faces 1 of the pavilion 2 is usually monitored so that the faces 4 of the crown 5 lie strictly above the faces 1 of the pavilion 2. However, the faceted stones look better if the faces 4 of the crown 5 ( Fig. 10) are displaced relative to the faces 1 of pavilion 2 and lie between them, and the best result is obtained if the faces 4 of the crown 5 lie exactly in the middle between the faces 1 of pavilion 2. In this case, the rays of light passing through the faces of the crown 5 are divided in two by ribs between the faces of the pavilion 2, and the rays reflected by Hillion 2, broken ribs, separating the edge of the crown 5. This increases the number of outgoing beams and the stone itself looks as if it is limited to a more complex cut with more than it actually is the number of faces.

Некоторые лучи света, проходящего через камень, входят или выходят из него через рундист 7 (поясок) (фиг. 2). Чтобы сократить количество таких лучей, его стараются делать возможно более тонким. Вместо этого его можно огранить, причем, если грани рундиста 7 (фиг. 10) лежат со стороны павильона 2 и немного наклонены к плоскости рундиста 7, а сам камень закреплен в крапановый каст (не показан), лучи света, выходящие из рундиста 7, отклоняются в строну зрителя. Some rays of light passing through the stone enter or exit it through girdle 7 (girdle) (Fig. 2). To reduce the number of such rays, they try to make it as thin as possible. Instead, it can be cut, and if the faces of the girdle 7 (Fig. 10) lie on the side of the pavilion 2 and are slightly inclined to the plane of the girdle 7, and the stone itself is fixed in a speckled caste (not shown), light rays coming out of the girdle 7, deviate in the direction of the viewer.

После выбора оптимальных для данного камня углов наклона граней осуществляют по технологии, соответствующей обрабатываемому материалу, его огранку с последующей шлифовкой и полировкой граней. Для получения описанных выше преимуществ ограненного камня необходимо при огранке возможно более точно соблюсти выбранные углы, а при полировке обеспечить высокую плоскостность граней. Экспериментальные испытания показали, что достаточную плоскостность граней можно обеспечить только использованием достаточно жесткого металлического полировальника, причем жесткость используемого для полировальника сплава должна соответствовать механическим свойствам ограняемого камня. After choosing the optimal angles of inclination of the faces for a given stone, they are cut using the technology corresponding to the material being processed, followed by grinding and polishing of the faces. To obtain the advantages of a faceted stone described above, it is necessary to observe the selected angles as accurately as possible when polishing, and when polishing, to ensure high flatness of the faces. Experimental tests have shown that sufficient flatness of the faces can only be achieved by using a sufficiently rigid metal polisher, and the rigidity of the alloy used for the polisher should correspond to the mechanical properties of the faceted stone.

Таким образом, предложенный способ обработки ювелирного камня обеспечивает восприятие глазом наибольшего количества световых лучей, вышедших из камня при любом возможном положении источников света, камня и глаза, обеспечивая красоту ограненного камня. В результате, камни, ограненные таким способом, выглядят ярче ограненных традиционным образом, а световые блики равномерно распределены по их поверхности. Предложенный способ позволяет управлять цветом камня, увеличивая интенсивность окраски для бледных камней и повышая яркость густо окрашенных камней. Предложенный способ обработки ювелирного камня позволяет также максимально выявить цветовую игру обусловленную дисперсией ограняемого материала и улучшить внешний вид за счет орнамента граней и световых бликов на поверхности камня. Thus, the proposed method for processing jewelry stone ensures that the eye perceives the largest number of light rays emanating from the stone at any possible position of the light sources, stone and eyes, providing the beauty of the faceted stone. As a result, stones faceted in this way look brighter than faceted in the traditional way, and light flares are evenly distributed over their surface. The proposed method allows you to control the color of the stone, increasing the color intensity for pale stones and increasing the brightness of densely colored stones. The proposed method for processing jewelry stone also makes it possible to maximally reveal the color game due to the dispersion of the faceted material and to improve the appearance due to the ornament of faces and highlights on the stone surface.

ЛИТЕРАТУРА
1. Tolkowsky, M. 1919, Diamond Dezign (London E. F. N. Spon).LITERATURE
1. Tolkowsky, M. 1919, Diamond Dezign (London EFN Spon).

2. U. S. Patent N 4,083,352, кл. B 28 D 5/00, 1978. 2. U. S. Patent N 4,083,352, class. B 28 D 5/00, 1978.

3. Johnsen, A. 1926, Sber. preuss. Akad. Wiss. 19, 322. 3. Johnsen, A. 1926, Sber. preuss. Akad. Wiss. 19, 322.

4. Rosch, S. 1926, Deutsche Goldschmiedeztg, Nos. 5, 7, 9. 4. Rosch, S. 1926, Deutsche Goldschmiedeztg, Nos. 5, 7, 9.

5. Bruce L. Hurding. 1975, Gems Gemology, vol. 15, 3, 78. 5. Bruce L. Hurding. 1975, Gems Gemology, vol. 15, 3, 78.

Claims

1. The method of processing jewelry stone, which consists in the fact that, depending on the refractive index n of the faceted material, the minimum and maximum angles α of the inclination of the main faces of the pavilion are determined
α> γ + 2 ^° ,
where γ = arcsin (1 / n) is the limiting angle of total internal reflection,
the angle α lies outside

depending on the selected angle α of the inclination of the main faces of the pavilion, choose the angle b of the inclination of the main faces of the crown from the following ratio
β <90 ^° -2α + γ,
getting the boundaries of the areas of possible values of the angles α and β of the inclination of the main faces of the pavilion and the crown, two areas are excluded from the above areas for which the beam emerging from the stone can deviate by less than 10 ^o from the direction of the beam falling on the stone for rays falling perpendicular to the site, and within the boundaries of the remaining areas, the angles of inclination of the main faces of the crown and the pavilion are selected and the stone is cut, followed by grinding and polishing the faces, characterized in that when cutting the stone, two areas are determined, inside to toryh stone exiting beam can be deflected through an angle of less than 10 ^o from the direction of incidence on the stone for any direction of incidence of the rays on the edge of the crown or pad, and the remaining areas of the faces of tilt angles selected region, satisfying the conditions
α <45 ^°
β> 180 ^° - 4α.
2. The method according to claim 1, characterized in that for slightly colored stones choose the angle of inclination of the faces that satisfy the condition:
β> 360 ^° - 8α.
3. The method according to claim 1, characterized in that for densely colored stones choose the angle of inclination of the faces that satisfy the condition
β <360 ^° - 8α.
4. The method according to p. 2, characterized in that in order to identify the best game, the angle of inclination of the main faces of the crown is chosen as high as possible.

5. The method according to claim 1, characterized in that for stones with a high refractive index, additional faces, usually called zircons, are faceted, so that for a certain angle β, the inclination angle a of the main faces of the pavilion is selected according to the ratio
β> 360 ^° - 8α,
and the angles θ of the slope of the zircon faces according to the ratio
β <360 ^° - 8θ.
6. The method according to claim 1, characterized in that the main faces of the pavilion are shifted on the girdle relative to the main faces of the crown and lie between them.

7. The method according to claim 1, characterized in that the girdle is faceted with faces lying on the side of the pavilion at an angle of inclination 53 90 ^o to the plane of the girdle.