III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ФИГУРЫ В ОГРАНКЕ ДРАГОЦЕННЫХ И ПОЛУДРАГОЦЕННЫХ КАМНЕЙ
Ковалева А.Д.
Автор работы награжден дипломом победителя второй степени
Диплом школьника      Диплом руководителя
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


фигуры встречаются только в геометрии».

Древнегреческий математик Евклид

Введение

Геометрия – это величайшее достижение ученых древней Греции. Именно благодаря этой науке мы узнаем множество нового, необычного и интересного. Также это первая по рейтингу квадривиума наука, так как является самой точной. Но в тоже время, между драгоценными камнями и геометрией лежит очень крепкая связь. Что же это за связь? В своей работе я и попробую найти ее.

Абсолютно все красивейшие минералы зарождаются в горах, земле и многих других местах. Но через некоторое время, словно как по волшебству, рождается иной минерал – драгоценный камень. В свой истинный, невероятно красивый вид, это сокровище приходит после огранки - технологического процесса обработки драгоценных и полудрагоценных камней для придания им определённой формы и максимального выявления их игры и блеска. Этот процесс каждый камень приобретает за различное время и с помощью приложения различной силы. В итоге при качественной огранке получается невероятное многообразие геометрических фигур, такие как прямоугольники, треугольники и другие. Все они представлены в планиметрии. На первый взгляд, мы можем увидеть только некоторые из них, но если присмотреться получше, то можно рассмотреть множество необычного, что я и попытаюсь вам показать.

Проблема: по данным опроса Минобрнауки, многие ученики не любят изучать предмет геометрия. Он кажется им очень скучным и неинтересным, но это отнюдь не так. Моя задача состояла в том, чтобы показать в развлекательной форме, как драгоценные камни с правильной огранкой могут рассказать много интересного о геометрических фигурах.

Цель исследовательской работы: Выяснить, как геометрия помогает в огранке камней; исследовать какие геометрические формы и фигуры встречаются в драгоценных камнях. В игровой форме показать, насколько интересно изучение геометрии, с использованием макетов драгоценных камней и фотоматериала, узнать уровень просвещенности учащихся школы по этому вопросу.

Задачи:

  • Изучить разнообразие геометрических форм и фигур в огранке;

  • Рассмотреть варианты использования геометрических фигур в отдельных драгоценных камнях

  • Выяснить какие геометрические фигуры встречаются чаще и почему

  • Провести анализ литературы и Интернет-источников по данной проблеме;

  • Найти предметы практической части проекта;

  • Оценить уровень знаний учащихся 7-ых классов по вопросу огранки и примеров применения уже ограненных камней.

Данная работа относится как к теоретическому, так и прикладному исследованию. Значимость прикладного исследования заключается в полученных результатах, а именно на практике были подробно исследованы грани камней, какие геометрические фигуры они представляют.

Источниками для написания работы послужили книги, описывающие способы и методы огранки и содержащие геометрические сведения о гранях. А также мной был использован интернет-источник Википедия.

Результат исследовательской работы: Проведено глубокое изучение темы, анкетирование учащихся 7-ых классов, также были проведены научно-просветительские беседы среди учеников школы и успешная обработка полученного материала.

Практическая значимость исследования заключается в том, что собранный и проанализированный материал можно использовать в школьном курсе геометрии. Прикладная ценность полученных результатов: в результате комплекса проведенных научно-просветительских бесед большинство учащихся 7-ых классов пересмотрели свой взгляд на геометрию и начали изучать ее с большим интересом и желанием.

Глава 1. Первое представление о драгоценных и полудрагоценных камнях

  1.  
    1. Первое упоминание о камнях, имеющих большую ценность

Очень ценные камни, как правило, ограненные, отшлифованные и вставленные в оправу из драгоценного металла (обычно золота или серебра). Еще в библейские времена мужчины и женщины украшали себя драгоценными камнями. Сегодня во многих странах к драгоценным камням относят только алмаз, рубин, сапфир и изумруд, а все остальные редкие и красивые камни – к полудрагоценным.

О благосостоянии человека часто судили по тому, сколько у него драгоценных камней; по-видимому, множество этих камней было у таких царей, как Соломон и Езекия. Драгоценные камни преподносили в дар, брали на войне как добычу, ими также торговали, например, в Древнем Тире. В скорбной песне «О царе Тира» Иезекииль под вдохновением Бога сказал: «На тебе были всякие драгоценные камни: рубин, топаз и яшма, хризолит, оникс и жадеит, сапфир, бирюза и изумруд. А правые гнезда были искусно сделаны из золота.» О символическом Вавилоне Великом говорится, что он был богат и украшен драгоценными камнями.

Хотя в древности люди предавали драгоценным камням круглую форму и полировали их, кажется, что они не ограняли их, как это делают современные ювелиры. Евреи и египтяне полировали драгоценные камни наждачным камнем (корундом) или корундовым порошком. Из них часто изготавливали различные предметы, их гравировали. Очевидно, евреи владели искусством гравировки задолго до своего порабощения в Египте, где это ремесло также было известно. Даже то самое кольцо с печатью, принадлежавшее Иуде, по-видимому было украшено гравировкой.

Глава 2. Наше время

2.1. Современные представления ценностей

Сегодня ювелирные украшения рассматриваются в качестве одной из ярких форм художественного творчества. О мастерстве ювелиров принято говорить, как об искусстве. Ювелирные предприятия используют все более профессиональные инструменты, а материалы, служащие основой украшения, становятся разнообразнее и доступнее. Многие ювелирные изделия, которые сегодня создаются из синтетических материалов, зачастую, даже соперничают с самыми дорогими камнями и металлами, подаренными нам природой. Но, конечно же, натуральные драгоценные камни еще не скоро потеряют свое лидерство не только на рынке, но и в самом искусстве.

Ювелирное искусство стало больше подразумевать именно творческое и художественное самовыражение художника.

В современном ювелирном искусстве продолжают появляться и развиваться новые оригинальные тенденции, что увеличивает разнообразие прекраснейших произведений мирового ювелирного искусства.

В современном мире кроме понятия «драгоценные камни», иногда употребляется термин «благородные камни», объединяющие драгоценные и декоративные (поделочные) камни. Основную ценность представляет не камень, а изделие или поделка из него.

Редкая встречаемость драгоценных камней в природе и их большая стоимость вызывают стремление создавать искусственные заменители и подделки.

К сожалению, массовое и поточное производство ювелирных изделий, привело к тому, что зачастую теряются индивидуальные художественные особенности каждого камня.

Наиболее редкие и ценные камни и декоративные горные породы нужно использовать только для высокохудожественных и монументальных произведений искусства.

2.2. Виды обработки камней.

В настоящее время обработку и изготовление изделий из мягкого камня производят в основном камнеобрабатывающие предприятия, расположенные в районах распространения этих пород. Всего в камнерезном производстве существует четыре способа обработки:

  1. Металлическими резцами (змеевик, гипс, янтарь, сланец).

  2. Камнетесный, скалывание камня ударными инструментами (гранит, песчаник, известняк).

  3. Абразивами – пиление, шлифование (агат, нефрит, яшмы, родонит, кварц).

  4. Огранка камней для ювелирных изделий (бриллиант, сапфир, изумруд, рубин).

Нанесение граней — фацетов под определенным углом относительно друг друга, позволяет алмазу максимально преломлять световые лучи. Фацет получают путем трения о шлифовальное колесо (алмазный диск), а в качестве шлифовального агента применяется льняное масло. Сначала снимается большой гладкий фацет на вершине камня — площадка. Затем наносятся основные грани снизу и эта конусообразная часть называется павильон. Далее точатся фасеты на верху — это корона. Затем наносятся дополнительные грани на павильоне, далее снова на короне. Каждый фацет требует соблюдения точных размеров, формы и угла. Камень также обводится граненым пояском — рундистом, а внизу, в самой нижней части павильона, появляется калетта (шип), параллельная площадке.

Глава 3. Огранка

3.1. Определение

Огранка – это технологический процесс обработки драгоценных и полудрагоценных камней для придания им определенной формы и максимального выявления их игры и блеска. Огранка производится для наиболее полного выявления их свойств: блеска, окраски, дисперсии света. При огранке камня ему придают строго определенные геометрические формы с тем или иным числом, формой и размером граней. Ограненный камень состоит из двух частей: верхней - коронки и нижней – павильона, или базы.

Только высококлассные мастера могут разглядеть в мутном осколке минерала блистающий всеми гранями драгоценный или полудрагоценный камень. Всего существует 3 вида огранки (фацетная, круг и кабошон), которые насчитывают более 250 разновидностей. Выбор обработки зависит от множества факторов, например, вида и размера минерала, его твёрдости, чистоты, оптических свойств и, конечно же, мастерства огранщика.

Основная задача огранки – сохранение массы камня. Огранка часто исправляет дефекты роста и различных деформаций кристалла, раскрывает оптические свойства, присущие данному минералу. При выборе формы огранки учитываются плеохроизм (рубин, сапфир), необходимость просветления окраски или ее усиления (изумруд, александрит).

3.2. Виды огранки

Кабошон

Один из самых древних видов обработки, при котором камню придаётся выпуклая форма без граней. Название произошло от французского «caboshe» – шляпка гвоздя. Обычно кабошон выбирают для огранки полупрозрачных или непрозрачных вставок, «звёздчатых» камней, а также минералов с эффектом «кошачьего глаза». Кабошон должен быть идеально гладким, поэтому чрезвычайно важно качество шлифовки и полировки камня.

Круг

Пожалуй, самая распространённая огранка ювелирных камней. Круглые вставки симметричны, хорошо поддаются полировке и отлично пропускают свет. Из всех разновидностей круглой огранки самая известная – «бриллиантовая» с 57 гранями. Именно она считается эталонной.

Овал

Вставка имеет форму овала с гранями в виде клиньев. Эта огранка считается разновидностью круглой, используется, как правило, для крупных камней. В отличие от круглой, которая была известна уже в конце XVII века, овальная огранка появилась сравнительно недавно, лишь в 1960-е годы.

Груша

Вопреки своему названию, эта огранка больше напоминает не грушу, а каплю с верхней гладкой площадкой, которая обеспечивает игру света, и боковыми гранями-клиньями. В форме груши обрабатываются как крупные, так и небольшие камни. Разновидностями классической грушевидной формы являются капля и бриолет.

Маркиз

При правильной огранке маркиз напоминает лодочку или зерно с заострёнными уголками. Обычно ширина камня примерно в два раза меньше его длины, что позволяет ювелирам закреплять маркизы не только в кольца, но и в серьги, подвески и браслеты. Разновидность этой огранки – форма челночок, которая имеет меньшее количество граней и более узкую верхнюю площадку.

Багет

Разновидность ступенчатой огранки, которая имеет прямоугольный контур. Багет – своего рода зеркало качества, отражающее как достоинства, так и недостатки камня. Так, во вставках этой формы даже невооружённым глазом заметны внутренние дефекты или плохая огранка. Поэтому при покупке украшений с багетами обращайте внимание на качество камня.

Квадрат

Квадрат – та же ступенчатая огранка, которая имеет равную длину и ширину. Камни этой формы могут быть как центральными, так и обрамляющими, складываться в линию (например, на браслете) или узор.

Октагон

Восьмигранная ступенчатая огранка. Самая известная разновидность октагона получила название изумрудной. Эта огранка предохраняет от повреждений и сколов даже самые хрупкие минералы, а также выигрышно представляет цвет камня и его чистоту.

Триллион

Одна из самых эффектных форм камней, представляет собой треугольник с клиньями. Преимущество триллиона в том, что форма и количество граней может меняться в зависимости от характеристик минерала, дизайна изделий и вкуса огранщика. Триллион впервые был изобретён в Амстердаме, но в настоящее время это одна из самых популярных в мире огранок для драгоценных и полудрагоценных камней.

Сердце

Считается одной из самых сложных и дорогостоящих видов огранки, поэтому её часто применяют в эксклюзивных украшениях, созданных специально в подарок любимым. Приобретая украшения с камнями в виде сердца, обратите внимание на ровность контура вставки – красота сердца всецело зависит от мастерства огранщика.

Кушон

Иногда эту огранку ещё называют античной или антик. Как правило, кушон используется тогда, когда необходимо максимально сохранить первоначальный вес минерала. Так, большинству бриллиантов эпохи Барокко придавалась именно такая форма.

Пятигранник

Пятигранные камни полностью повторяют форму известной геометрической фигуры. Они смотрятся достаточно основательно, поэтому обычно вставляются в объёмные украшения, которые приобретаются не на один сезон, например, гарнитуры с полудрагоценными вставками.

Шестигранник

Грани отражаются друг в друге, благодаря чему камень напоминает одну из причудливых фигур калейдоскопа. Как правило, шестигранную форму придают крупным вставкам, которые становятся центральным элементом украшений.

Восьмигранник

Одна из фантазийных огранок. Восьмигранные камни повторяют форму геометрической фигуры и выглядят особенно впечатляюще. Огранка позволяет раскрыть цвет камня, поэтому такая форма обычно придаётся крупным вставкам или полихромным минералам, например, аметринам.

Также существует множество фантазийных огранок, благодаря которым ювелиры могут создавать шедевры, остающиеся в веках. (Приложение 1)

3.3. Геометрические фигуры в огранке камней

Сама по себе огранка какого-либо драгоценного или полудрагоценного камня состоит исключительно из геометрических фигур. Их великое множество. Прямоугольники, треугольники, квадраты, трапеции, овалы, круги – все это и делает любую огранку уникальной и неповторимой. Геометрические фигуры можно рассмотреть и с первого взгляда на камень, даже не прибегая к помощи лупы или других увеличительных предметов. А если уж хорошенько постараться, то можно и увидеть то, чего совсем не ожидал увидеть.

В основном, грани представляют собой правильные многоугольники. Правильный многоугольник — это выпуклый многоугольник, у которого все стороны между собой равны и все углы между смежными сторонами равны.

Это может быть треугольник, четырехугольник, пятиугольник и т.д. (Приложение 2)

Глава 4. Работа с практической частью проекта

  1.  
    1. Обзор геометрических фигур на макетах камней

Во время работы над проектом я нашла макеты ограненных камней, которые помогли намного лучше разобраться в рассматриваемой мной теме, а также с их помощью я подготовила практическую часть моего проекта. На каждой фотографии можно наблюдать отличное просматривание таких геометрических фигур, как прямоугольники, треугольники, овалы, квадраты, круги и трапеции. (Приложение 3)

  1.  
    1. Анкетирование

В процессе исследования я провела анкетирование среди школьников, чтобы выяснить какие геометрические фигуры смогут разглядеть и назвать в драгоценных камнях. Для проведения анкетирования мы выбрали детей из 7-го класса нашей школы т.к. дети могут сказать о камне больше и красочнее, используя меньше слов, чем любой ювелир. Было опрошено 20 обучающихся. По результатам анкетирования мы выявили, что большинство ребят видит в драгоценных камнях треугольники и прямоугольники, также дети выбирали те камни, которые имели форму прямоугольника, треугольника и трапеции. Они объяснили это тем, что прямоугольные формы привлекают их больше, чем округлые .

Немалым было наше удивление, когда дети ответили, что блеск камня зависит от огранки. Также ребята ответили, что самые красивые драгоценные камни для них это те, которые имеют ослепительный блеск. На вопрос "почему" дети ответили, что блеск завораживает их, манит к себе и им сложно "оторвать" взгляд от "блестящей прелести".

Анкета состояла из следующих вопросов:

1) Какие геометрические фигуры можно рассмотреть в огранке камней?

а) треугольники и прямоугольники

б) овал, круг

в) многоугольники

2) Какие из предложенных форм вам больше нравятся?

3) По вашему мнению для чего приобретают драгоценные камни?

а) для самовыражения

б) для демонстрации богатства

в) просто так

4) Как вы считаете от чего зависит блеск камня?

а) от его огранки

б) от материала

в) от умений ювелира

5) Какие геометрические формы делают камень более четким и выразительным?

а) треугольники

б) прямоугольники

в) Ваш вариант ответа:

6) Какие из драгоценных камней самые красивые для вас?

а) они все красивые

б) те, которые имеют ослепительный блеск

в) те, которые имеют замысловатую форму

(Приложение 4)

Заключение

В результате своей исследовательской работы, я пришла к выводу, что геометрия не является скучным предметом, состоящим из теорем и аксиом. В общеобразовательной школе предмет «Геометрия» изучается с 7 класса и, по мнению многих учащихся, является одним из сложнейших школьных предметов. Многие учащиеся не понимают назначения геометрии в жизни, так как не собираются связывать свою будущую профессию с математикой вообще. На самом деле, чтобы стать ювелиром-огранщиком, надо знать, как минимум, геометрические фигуры, их свойства. Ведь даже самый чистый алмаз, не имея алмазной огранки, выглядит ничем не лучше обыкновенного осколка или куска льда.

Главная роль, которую играли, играют и будут играть драгоценные камни, - это украшения! Ювелирные изделия украшают нас в повседневной жизни, придают особый шик, индивидуальность каждому человеку. Изучая использованную литературу для подготовки данной работы, мной было приобретено много интересных знаний из истории и геометрии, что еще раз убеждает в многогранности применения этой науки (геометрии) и необходимости ее изучения. Богатый ассортимент огранок, используемый в современном ювелирном деле, предусматривает изменение формы камня, числа фасет, а также симметрии в целом.

В будущем я вижу перспективу своего исследования огранки драгоценных камней, в разделе геометрии – стереометрии. Стереометрию начинают изучать в 10 классе. Ведь драгоценные камни представляют собой многогранники в пространстве.

Список используемой литературы:

  1. Атанасян Л.С., Бутузов В. Ф., Кадомцев С.Б. и др. Геометрия, 7—9 классы, 2010.

  2. Буканов В.В. Цветные камни: Энциклопедия. - Санкт-Петербург, 2008. Изд-во Otava Book Printing Ltd Финляндия. стр 416.

  3. Гураль С. К., Драгоценные камни, 2011

  4. Киевленко Е.Я. Декоративные разновидности цветного камня СССР. - М.: Недра, 1989. 287 с.

  5. Путолова Л. С., Самоцветы и цветные камни, 1991

  6. Самсонов Я. П., Туринге А. П. Самоцветы СССР, 1985

  7. Ферсман А. Е., Самоцветы России, 1921

  8. ru.m.wikipedia.org/wiki/Ювелирное_изделие

  9. wol.jw.org/ru/wol/d/r2/lp-u-ru/1200002461

Приложение 1

Приложение 2

Правильные многоугольники

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4