宝石的物理性质

颜色：在可见光区400-700nm范围内，从长波一端向短波一端的顺序依次为：红色700nm橙色620nm黄色580nm绿色510nm青色480nm蓝色470nm紫色420nm两个相邻颜色之间有一系列的过渡色。宝石的颜色是宝石与不同波长的可见光相互作用的结果。当宝石对可见光中各单色光没有或均匀吸收时，宝石呈白色-灰色-黑色，当吸收率小于20%时，宝石呈白色；吸收率为20%-80%时，宝石呈灰色；吸收率为80%以上时宝石呈黑色。当宝石对不同波长的可见光选择吸收时，宝石呈不同的颜色。颜色的三要素颜色除了色调外还有深浅、明暗之分如深红、浅绿、暗红、鲜绿等。这说明颜色除色调外还有其它因素。色度学中用色调、明度、饱和度三要素来表示颜色特征。色调：色调指色彩的类别如红、黄、绿、蓝等。彩色宝石的色调取决于光源的光谱组成和宝石对光的选择吸收。饱和度：指颜色的鲜艳程度，通常用色光与白光的比例来定量表示。彩色宝石的饱和度取决于宝石对可见光光谱选择性吸收的程度。明度：人眼对颜色明暗程度的感觉。宝石颜色的亮度取决于宝石对光的反射或透射能力，宝石对光的反射比或透射比越高，宝石的明度就越大。另外，宝石的明度还取决于宝石所反射或透射色光的亮度，如一块半透明的红色尖晶石与一块半透明的蓝色尖晶石相比，前者的明度要高。,颜色的成因分类根据产生的原因不同，可将宝石颜色分为自色、他色与假色三种。自色由宝石的化学成分和晶体结构引起的颜色，是光波与晶格中电子相互作用的结果。由化学成分中主要元素引起的颜色，颜色比较固定。如：绿松石、孔雀石、蓝铜矿等。这类宝石不多。多数宝石纯净时无色，而当其含有微量致色元素时，可产生颜色，不同的微量元素可以产生不同的颜色。如刚玉族宝石，主要成份为AL2O3，含微量元素Cr时呈红色，含Ti和Fe时呈蓝色。他色由外来机械杂质，如带色矿物微粒、气泡等所引起的颜色，如乳白色石英的乳白色是因含有气液包体而成。假色是宝石内部存在的细小的平行排列的包裹体、解理、出溶片晶等对光的折射、反射等光学作用产生的颜色。,透明度：宝石的透明度是宝石允许光线透过的程度。在肉眼鉴定中将宝石的透明度分为三级：透明：光线可充分透过，当隔着宝石观察其后面的物体时可以看到清晰的轮廓和细节半透明：部分光可通过，隔着宝石观察其后面的物体时，仅能见到物体轮廓的阴影，如电气石不透明：光线被物体全部吸收或反射，如孔雀石。宝石的透明度主要取诀于宝石的晶格类型，另外还受宝石厚度、颜色、颗粒结合方式、杂质、裂隙等因素的影响。,光泽宝石的光泽是指宝石表面反射光的能力，是其成份、结构与可见光相互作用的一种反映。并受宝石表面性质(平整程度、抛光质量)和矿物集合体结合方式的影响。根据光泽的强弱将光泽分为：金属光泽：光泽极强，其折射率值一般大于2.4。如金、铂等，宝石极少具金属光泽。半金属光泽：光泽很强，折射率值一般为：1.85-2.40，如赤铁矿。金刚光泽：折射率值在1.8-2.4之间，在非金属宝石矿物中金刚光泽最强。如钻石。玻璃光泽：折射率在1.3-1.8之间，如水晶、黄玉等。在宝石中还常见如下一些变异光泽：丝绢光泽：似丝绸的光泽，透明宝石呈纤维状集合体时，呈丝绢光泽。如木变石、虎睛石等。珍珠光泽：似珍珠或贝壳内壁的光泽。油脂光泽：像沾有液态油脂的透明物体表面的光泽。如水晶、磷灰石的断口。此外还有：土状光泽、蜡状光泽、松脂光泽、沥青光泽等。,金属光泽，如自然金、自然银、自然铜等自然金属,自然银,自然金,金刚光泽如金刚石、石榴石,钻石,石榴石,玻璃光泽。如水晶、岩盐、方解石、萤石等,方解石,石膏,萤石,水晶,矿物的特殊光泽：1）丝绢光泽：出现在透明纤维状矿物集合体中，如纤维石膏、石棉等,2）珍珠光泽：出现类似珍珠晕彩的光泽。如珍珠、贝壳,3）油脂光泽：显示油脂状亮光。如石英、石榴石、软玉、岫玉,岫玉,软玉,4）土状光泽：出现于粉末状、土状矿物集合体中，表面黯淡无光。,多色性在单偏光镜下转动非均质体宝石，其颜色及颜色的深浅会发生变化，这种颜色随光波在晶体中振动方向不同而改变的现象称为多色性。一轴晶可以有两种主要颜色，二轴晶可以有两种或三种主要颜色。如蓝宝石在垂直c轴方向呈蓝色，而在平行c轴方向呈蓝绿色。红柱石具三色性，黄绿色的红柱石多色性为黄色、绿色、红色。,色散同一宝石对各单色光的折射率不一样，当白光斜射入宝石时，不同的单色光因折射角不同而发生分离的现象，称色散。色散值分别用红光中波长为686.7nm的光和紫光中波长为430.8nm的光测同一宝石的折光率，折光率之差值为该宝石的色散值。宝石色散的清晰程度取决于宝石的色散值及颜色。,色散,可见光：波长700400nm，由七色光波组成波长大于700nm为红外光波长小于400nm为紫外光,700nm,400nm,可见光（白光）,红外光,紫外光,色散是指白光在同一介质中传播时，由于不同波长的折射率不同，而分解为不同单色光的现象。,红,紫,700nm,400nm,色散值：紫光(430.8nm)折射率与红光(686.7nm)折射率之差色散率N430.8N686.7钻石0.044立方氧化锆0.066莫桑石0.104,猫眼效应弧面宝石在光线照射下，在宝石的表面有一条光带，随着光源和宝石的摆动，光带在宝石表面作平行移动，酷似猫的眼睛。产生猫眼效应的三个条件：宝石内含有丰富的平行排列的管状、纤维状内含物或定向解理等；宝石应琢磨成弧面型；弧面形宝石底面应平行内含物所在平面。形成机理：猫眼效应的产生是宝石及宝石内平行排列的内含物或定向结构对光的折射和反射作用引起的,星光效应弧面宝石在光线照射下，在宝石表面呈现相互交会的四射、六射或十二射星状光带。星光产生的条件宝石具二组或二组以上定向排列的包裹体或内部结构，且弧面形宝石的底面与这些包裹体或结构所在平面平行，如图3-11所示。星光效应的形成机理与猫眼效应形成的机理一样，是宝石及宝石内定向包裹体或结构对可见光的折射和反射作用引起的。,变彩效应由于宝石的特殊结构对光的干涉、衍射作用产生的多种颜色，颜色随着光源或观察角度的变化而变化，这种现象称为变彩。如欧泊，欧泊的成份是SiO2.nH2O，在欧泊的结构中等大的二氧化硅小球在空间作规则排列。球体之间是含水的二氧化硅胶体，球体之间的孔隙直径与球体直径近于等大。欧泊的这种结构构成了一个三维衍射光栅。当球体之间的孔隙大小与可见光波长相当时，就产生光的衍射和干涉，形成五颜六色的色斑，色斑的颜色随着光源和观察角度的变化。,变色效应宝石的颜色随入射光光谱能量分布或入射光波长的改变而改变的现象。最典型的例子是变石，变石在日光下呈绿色，在白炽灯下呈紫红