寶石的光學(xué)性質(zhì)

1、） 變彩效應(yīng)： 是由于特殊的結(jié)構(gòu)（如寶石內(nèi)部有微裂隙、結(jié)構(gòu)空隙、雙晶面、解理面以及晶體離溶的微晶片等）使光發(fā)生干涉、衍射作用而產(chǎn)生一種漂浮的五彩繽紛游動(dòng)的色暈。隨著光源或觀察的角度的變化，顏色也發(fā)生變化。 最典型的例子是歐泊 歐泊的特殊結(jié)構(gòu)決定了其變彩的能力和變彩特點(diǎn)： l 當(dāng)二氧化硅的大小大于可見(jiàn)光波長(zhǎng)時(shí)，可見(jiàn)光直接通過(guò)，不具有變彩效應(yīng)，即普通的蛋白石。 l 當(dāng)二氧化硅的大小小于可見(jiàn)光波長(zhǎng)時(shí)，大部分的可見(jiàn)光被擋在歐泊外，僅發(fā)生瑞利散射，形成一種淡淡的藍(lán)色乳光。 l 當(dāng)二氧化硅的大小與可見(jiàn)光的波長(zhǎng)相近或略大于時(shí)，會(huì)產(chǎn)生各種顏色的色斑。（色斑的存在應(yīng)理解為堆積小球直徑的不均勻分布） （

2、）具有變彩效應(yīng)寶石： 歐泊，拉長(zhǎng)石（由于聚片雙晶的片狀構(gòu)造引起） 合成蛋白石， 塑料， 玻璃，瑪瑙， 珠母， 貝殼大理石等 （）分類 l 單變彩：如月光石 l 多色變彩：歐泊，拉長(zhǎng)石 （）評(píng)價(jià) l 對(duì)變彩效應(yīng)的寶石，應(yīng)顧及其種類、石質(zhì)、變彩的式樣以及變彩的顏色。 l 最珍貴的變彩是紅色，其次為紫色，橙色，黃綠色，藍(lán)色。 l 顏色越鮮艷、濃、明亮，越受人喜愛(ài)。 ） 月光效應(yīng)： 半透明乳白色弧面型的寶石表面，隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)，在一定的角度范圍，可見(jiàn)到白色至藍(lán)色的似朦朧的乳光，勝似夏夜的月光，這種現(xiàn)象稱為月光效應(yīng)。 原因：是由于折射率稍有差異的正長(zhǎng)石和

3、鈉長(zhǎng)石呈薄的互層生長(zhǎng)，這種互層結(jié)構(gòu)對(duì)光的散射作用以及解理面對(duì)光的反射和干涉作用的綜合效果使寶石表面產(chǎn)生漂浮狀的光彩。 顏色取決于薄層的厚度： 層厚： 為白色 層?。簽樗{(lán)色或淡藍(lán)色。 ） 砂金效應(yīng)： 在透明或半透明的寶石內(nèi)部含有大量的定向排列的赤鐵礦、針鐵礦或其他金屬礦物薄片，隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)能反射出紅色或金色的反光，這種性質(zhì)稱為沙金效應(yīng)。 常見(jiàn)寶石： 日光石和人造砂金石。   ） 貓眼效應(yīng)： 在光線的照射下，以弧面形切磨的某些寶石，表面呈現(xiàn)一條明亮的光帶，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)寶石時(shí)，光帶隨之移動(dòng)或出現(xiàn)光帶張合現(xiàn)象，猶如貓眼瞳孔收縮成的一條狹縫，這種效應(yīng)稱為貓眼

4、效應(yīng)。 （） 產(chǎn)生的條件： l 一組密集的定向排列的包裹體或相似結(jié)構(gòu)，包括：氣液包體，纖維狀、針狀晶體，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中留下的管狀負(fù)晶，或一些片晶，定向的解理等，他們對(duì)光的反射、折射形成。 l 寶石必須磨制成弧面形，并且其底面與包裹體或結(jié)構(gòu)所在的平面平行。 （）貓眼眼線的寬度與亮度受寶石折射率與弧面高度的影響。 （）常見(jiàn)的具有貓眼效應(yīng)的寶石： 電氣石， 海藍(lán)寶石， 磷灰石， 金綠寶石， 綠柱石，方柱石， 透輝石， 頑火輝石， 陽(yáng)起石， 夕線石， 石英， 紅柱石， 柱晶石，木變石，

5、0;鋰輝石，月光石， 紅寶石， 藍(lán)寶石， 石榴子石，玻璃 （）觀察： l 貓眼效應(yīng)觀察時(shí)，應(yīng)使用單一光源在寶石的頂部照明。 l 貓眼眼線的粗細(xì)、長(zhǎng)短、明顯程度以及是否居中均是鑒定和評(píng)價(jià)貓眼寶石的依據(jù)。 ）星光效應(yīng)： 在光線照射下，弧面形寶石表面呈現(xiàn)出兩條或兩條以上交叉亮線，猶如夜空閃爍的星星。稱為星光效應(yīng)。 每一條亮線稱為星線，隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)或光源的轉(zhuǎn)動(dòng)，星光將圍繞寶石或燈光作反向轉(zhuǎn)動(dòng)。 （）類型有： 六射星光 四射星光 十二射星光。 （）產(chǎn)生原因： 與貓眼形成機(jī)理相同。但是由于兩組或兩組以上的定向排列的包裹體或結(jié)構(gòu)引起的。 （）常見(jiàn)

6、寶石： 一般情況下，等軸晶系、四方晶系、斜方晶系的寶石可以出現(xiàn)四射星光；而三方、六方晶系的寶石可以出現(xiàn)六射或十二射星光。但也可以出現(xiàn)例外。 常見(jiàn)星光寶石（證書(shū)） 種 四射星光 六射星光 備注 鐵鋁榴石 四射 六射 可顯示多個(gè)星 剛玉 六射 偶爾有射星光 寶石的光學(xué)性質(zhì)寶石礦物的光學(xué)性質(zhì)包括了透明度、光澤、顏色、色散、多色性以及一些特殊的光學(xué)效應(yīng)等，它們是寶石對(duì)可見(jiàn)光的吸收、反射、透射、折射、干涉、散射、和衍射等作用所致，并與寶石的化學(xué)成分、晶結(jié)構(gòu)、集合體結(jié)構(gòu)等密切相關(guān)，故是寶石鑒別、評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容。 寶石的透明度與光澤    透明度是光線透過(guò)寶石的程序，它與寶石的

7、化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)有關(guān)。寶石的透明度一般可以分為三級(jí)：     透明：通過(guò)寶石可較清晰地見(jiàn)到背后物體，如水晶、鉆石等；     半透明：部分光線能透過(guò)晶體，但不能透視背面物體，如優(yōu)質(zhì)翡翠、月光石等；    不透明：光線基本不能通過(guò)，如孔雀石等。    光澤是寶石表面反射光線的能力，它的強(qiáng)弱剛好與透明度相反，透明度高的寶石光澤弱。寶石的光澤可分為：    金屬光澤：反射極強(qiáng)，有如閃亮的電鍍面一般，如赤鐵礦；    半金屬光

8、澤：反射較強(qiáng)，如磁鐵礦；    金剛光澤：表面反射較玻璃為強(qiáng)，并有燦爛耀眼的感覺(jué)，如鉆石；    玻璃光澤：只能反射小部分的光線，如玻璃、水晶、黃玉等；    油脂光澤和松脂光澤：表面像涂上油脂般的反光（如水晶的斷口）和類似松脂表面的反光（如琥珀的斷口）；    蠟狀光澤：如蛇紋石類玉石的反光；    珍珠光澤：如珍珠般反射出柔和和多彩的光線；    絲絹光澤：有如絲絹般反光，為纖維狀集合體寶石（如虎睛石）所特有。&

9、#160;   1、寶石的顏色、多色性和色散    可見(jiàn)光按光波的長(zhǎng)短分解為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫等波段，顏色就是寶石對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光吸收程度不同的反映。假若一顆寶石對(duì)白光中的藍(lán)色和綠色光波吸收，則寶石呈現(xiàn)紅色色調(diào)，它是余下的光波的混合結(jié)果，也稱為減色。要準(zhǔn)確觀察寶石的顏色，一定要在自然光或標(biāo)準(zhǔn)白色光源下進(jìn)行，方可避免因光源造成的假色調(diào)。除了色調(diào)之外，寶石學(xué)上還常用到飽和度和亮度的術(shù)語(yǔ)：飽和度指顏色的鮮艷程度呈正比關(guān)系。如祖母綠與孔雀石同為綠色色調(diào)，但前者比后者要鮮艷得多。亮度為彩色的明亮程度，它與寶石本身的光學(xué)性質(zhì)及加工質(zhì)量有關(guān)。名貴的

10、有色寶石常要求色調(diào)純正、飽和度和亮度大。多色性指非均質(zhì)的寶石晶體因各向異性使晶體的不同方向呈現(xiàn)不同的顏色這種特性，有二色性和三色性之分。如藍(lán)寶石晶體順其柱體處長(zhǎng)方向呈藍(lán)綠色，垂直延長(zhǎng)方向呈藍(lán)色，故為二色性；多色性強(qiáng)的寶石肉眼便可覺(jué)察出，但多數(shù)寶石的多色性需用特殊的儀器（如二色鏡）方可觀察到。色散指自然光斜射入某種介質(zhì)中時(shí)產(chǎn)生的光的分解現(xiàn)象，如用三棱鏡能將日光分解成七色一樣道理。琢磨后的寶石均會(huì)造成色散現(xiàn)象，但產(chǎn)生的程度因?qū)毷恼凵渎什煌胁町悺Ｃ恳粚毷茉斐缮F(xiàn)象的能力稱為該寶石的色散度，如鉆石的色散度高，能產(chǎn)生燦爛的光彩，十分耀眼奪目；水晶的色散度則較低。引言 寶石的概念與分類 寶石的命

11、名 影響寶石價(jià)值的因素 寶石的基本功用 寶石的形成與產(chǎn)地 寶石的成分特點(diǎn) 寶石的結(jié)構(gòu) 寶石的光學(xué)性質(zhì) 寶石力學(xué)性質(zhì) 寶石的化熱學(xué)、電學(xué)性質(zhì) 寶石中的包裹體 寶石的鑒定的特點(diǎn) 放大檢查 偏光儀 二色鏡 分光儀 折射儀 查爾斯濾色鏡 熱導(dǎo)儀 比重測(cè)試 紫外燈 概述 天然寶石的人工優(yōu)化處理方法及檢測(cè) 天然寶石 天然玉石 天然有機(jī)寶石 寶石的光學(xué)性質(zhì) 1、 寶石的折射率：根據(jù)折射定律，寶石的折射率等于光在真空（或空氣）中的傳播速度與光在寶石中的傳播速率之比。它是反映寶石成分、晶體結(jié)構(gòu)的主要常數(shù)之一，是寶石種屬鑒別的重要依據(jù)。2、 均質(zhì)體與非均質(zhì)體： 根據(jù)光學(xué)性質(zhì)的不同,寶石可分為均質(zhì)體和非均質(zhì)體兩大類

12、。均質(zhì)體寶石： 其光學(xué)性質(zhì)在各個(gè)方向上相同，即光在均質(zhì)體寶石的各個(gè)方向上傳播時(shí)，其速度和性質(zhì)都是一樣的。均質(zhì)體寶石只有一個(gè)折射率（n）,在折射儀上僅有一道陰影邊界。 例：鉆石、石榴石、尖晶石、玻璃等都是均質(zhì)體寶石。非均質(zhì)體寶石：其光學(xué)性質(zhì)隨方向而異。當(dāng)光波進(jìn)入非均質(zhì)體寶石時(shí)，一般會(huì)分解成振動(dòng)方向互相垂直、傳播速度不同、折射率不等的兩束偏振光，這一現(xiàn)象稱為光的雙折射。在折射儀上非均質(zhì)體寶石有兩道陰影邊界，其最大折射率與最小折射率的差值稱為雙折射率（DR）。方解石因其具有極高的雙折射率，肉眼即可明顯地看出雙重影象。鋯石也因?yàn)殡p折射率較高，放大檢查時(shí)，可明顯地看到刻面棱線呈雙影。非均質(zhì)體寶石又可分為

13、：、一軸晶：只有一個(gè)方向不發(fā)生雙折射的晶體。如：紅寶石、 藍(lán)寶石、祖母綠、碧璽、水晶。、二軸晶：有兩個(gè)方向不發(fā)生雙折射的晶體。如：橄欖石、 金綠寶石、托帕石。 3、 寶石的顏色與多色性 顏色：是一定波長(zhǎng)的電磁波輻射，當(dāng)這種電磁波進(jìn)入人眼，剌激視神經(jīng)時(shí)便產(chǎn) 生了顏色感覺(jué)。在一般光亮條件下，視覺(jué)正常的人僅能感覺(jué)到700-400nm 范圍的波譜，其顏色依次為紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫。寶石本身沒(méi)有顏色，我們之所以感覺(jué)它的顏色，是寶石對(duì)不同波長(zhǎng)的可見(jiàn)光選擇性吸收的結(jié)果，寶石所呈現(xiàn)的顏色是剩余光中的各種色光的混合色。若寶石對(duì)白光中各波段的光全部吸收，則寶石呈現(xiàn)黑色； 若白光中各波段的光全部通過(guò)寶石，未被吸收

14、，則寶石呈現(xiàn)無(wú)色透明。多色性 非均質(zhì)體寶石的光學(xué)性質(zhì)隨方向而異。當(dāng)對(duì)光波的選擇性吸收或吸收總強(qiáng)度隨著光波在晶體中的振動(dòng)方向不同而發(fā)生改變時(shí)，這種現(xiàn)象稱為寶石的多色性。 一軸晶寶石可以有二色性。如紅寶石、藍(lán)寶石、碧璽、祖母綠等； 二軸晶寶石可以有三色性。如變石、坦桑石、紅柱石。4、 寶石的光澤 指寶石表面對(duì)可見(jiàn)光的反射能力。其強(qiáng)弱取決于寶石本身的折射率和表面光潔程度，常見(jiàn)的光澤種類有：金屬光澤 表面所具有的一種象金屬一樣的光澤。如赤鐵礦等。金剛光澤 由金剛石表面所顯示的一種光澤類型，是非金屬礦物中最強(qiáng)的一種光澤。如鉆石。玻璃光澤 如同玻璃表面所反射的光澤，大多數(shù)寶石都具有玻璃光澤，如紅寶石、祖母

15、綠、水晶、托帕石、碧璽等。絲絹光澤 具纖維狀集合體結(jié)構(gòu)的寶石所表現(xiàn)的一種光澤。如虎睛石、 貓眼石。 珍珠光澤 一種柔和、多彩的光澤，常見(jiàn)于珍珠表面或月光石表面。 油脂光澤 一些寶石的不平坦斷面上或某些玉石表面呈現(xiàn)的一種光澤。如水晶斷口上的光澤和軟玉的光澤。 除此以外，常見(jiàn)的光澤還有樹(shù)脂光澤、蠟狀光澤，如下圖：5、 寶石的透明度透明度是指物體允許可見(jiàn)光透過(guò)的程度，肉眼鑒定中常分為以下三個(gè)級(jí)別：透 明光線可充分通過(guò)，并能清晰地透視物體。如金剛石、水晶。半透明可透光，但透視物體時(shí)已很模糊。如翡翠。不透明不允許光線透過(guò)。如孔雀石。6、 寶石的發(fā)光性 指寶石在外來(lái)能量的激發(fā)下，發(fā)出可見(jiàn)光的性質(zhì)： 熒光：

16、激發(fā)源撤除后，寶石立即停止發(fā)出可見(jiàn)光。這種發(fā)光現(xiàn)象稱為熒光。 磷光：激發(fā)源撤除后，寶石仍能在較短的一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)出可見(jiàn)光。稱為磷光。7、特殊光學(xué)效應(yīng) 貓眼效應(yīng)： 光照下一些弧面形寶石的表面呈現(xiàn)一條閃亮的光帶，猶如貓的眼睛，故而得名。隨著光源或?qū)毷臄[動(dòng)或觀察角度的改變，光帶在寶石表面作反方向平行移動(dòng)。產(chǎn)生機(jī)理：貓眼效應(yīng)的產(chǎn)生是寶石及其內(nèi)部定向包裹體或定向結(jié)構(gòu)對(duì)可見(jiàn)光的折射 和反射作用引起的。評(píng)價(jià)：眼線是否窄細(xì)、明亮；游動(dòng)是否靈活；是否居中。星光效應(yīng)： 光照下一些弧面形寶石的表面呈現(xiàn)一組放射狀閃動(dòng)的亮線，形如夜空中閃爍的星星，稱為星光效應(yīng)。隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)或光源的轉(zhuǎn)動(dòng)，星光將在寶石表面作反向轉(zhuǎn)動(dòng)

17、。產(chǎn)生機(jī)理： 同貓眼效應(yīng)的形成機(jī)理，所不同的是含有兩組或兩組以上的定向包裹 體或定向結(jié)構(gòu)。種類：四射星光、六射星光、12射星光（二套六射星光）評(píng)價(jià)：各亮帶是否清晰、細(xì)窄、完整；亮帶交叉點(diǎn)是否位于弧面中心。變彩效應(yīng)：由于寶石的特殊結(jié)構(gòu)對(duì)光的干涉、衍射作用產(chǎn)生的顏色，顏色隨著光源或觀察角度的變化而變化，這種現(xiàn)象稱為變彩。產(chǎn)生機(jī)理：歐泊的化學(xué)成份為SiO2.nH2O，在其結(jié)構(gòu)中SiO2為近于等大的球體在空間作規(guī)則排列（短程有序），球體之間由含水的SiO2膠體充填，膠體與球體之間有微小的折射率差異，球體直徑與球體之間的孔隙直徑近于相等。這樣，歐泊的結(jié)構(gòu)就形成了最典型的天然三維光柵，SiO2球體及球體空

18、隙分別相當(dāng)于衍射單元和光柵常數(shù)，根據(jù)布拉格公式：n=2d.Sin.球體直徑(d)及觀察角度()直接決定了歐泊中色斑的顏色()d>>時(shí)：可見(jiàn)光直接通過(guò)，歐泊無(wú)變彩，僅顯示灰白色，這是普通的蛋白石。d<時(shí)：可見(jiàn)光中大部分光被擋于歐泊之外，歐泊中不發(fā)生光的干涉、衍射， 僅發(fā)生瑞利散射，導(dǎo)致歐泊出現(xiàn)淡淡的藍(lán)色乳光。 d與白光中較短波長(zhǎng)的光相近時(shí)，這些較短波長(zhǎng)的光在歐泊中發(fā)生干涉、衍射，產(chǎn)生藍(lán)、綠等較單一的顏色色斑。 d略大于白光中的較長(zhǎng)波長(zhǎng)的光時(shí)，白光發(fā)生衍射和干涉，產(chǎn)生從紫到紅的全光譜色，這時(shí)色斑顏色最為豐富。另外，在球體直徑d固定的情況下，隨著觀察角度的連續(xù)改變，色斑的顏色會(huì)按照可見(jiàn)光譜色序發(fā)生連續(xù)變化，這樣就解釋了歐泊中色斑顏色的形成與變化的原因。 .短程有序結(jié)構(gòu)決定了眾多色斑的形成 由于歐泊屬非晶質(zhì)體，其小球體的規(guī)則排列僅出現(xiàn)在局部小區(qū)域內(nèi)（即短程有序），每一規(guī)則排列的小區(qū)域構(gòu)成了一個(gè)獨(dú)立的三維衍射光柵，并對(duì)應(yīng)宏觀上的一個(gè)小色斑。由于小衍射光柵的尺寸各不相同，在同一角度觀察時(shí)，各色斑的顏色也會(huì)有明顯差異，呈現(xiàn)五彩繽紛的效果。評(píng)價(jià)：