宝石学速成4宝石性质.ppt

1,宝石的物理性质及外观特征,第四章,2,课程目的掌握宝石颜色的呈色机理、命名及描述；各种物理性质特征。从而为学习宝石、鉴定宝石和研究宝石打基础。课时：8课时,3,重点掌握致色元素对宝石颜色的影响;学会颜色的观察和描述；宝石物理性质对宝石外观及质量的影响；宝石的特殊光学效应的产生原因；相对密度的测试及在宝石中的重要作用等方面。一般了解各种颜色呈色的理论。,4,一、颜色颜色是决定宝石名贵和价值高低的首要因素,第一节颜色,5,1.色调是彩色宝石间相互区分的特性，如红色、绿色、蓝色。色调与残余光的波长有关，常用主波长表示。不同颜色的宝石其色调不同；而相同颜色的宝石，色调上也会有差异.,6,2.饱和度饱和度是指颜色的纯净度或鲜艳度。取决于颜色中白光的含量或比例。宝石颜色的饱和度是宝石的鉴别特征，也为彩色宝石颜色分级的依据。,7,3.明度指颜色的明暗程度，即光的强度或亮度。明度取决于宝石所反射或透射光的亮度。宝石对光的反射比或透射比越高，明度就越大。,8,二、宝石中的致色元素,宝石中最常见的致色元素有八种：钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜。,9,10,颜色,1.自色宝石如橄榄石（(MgFe)2SiO4）绿色由成分中Fe元素致色。2.它色宝石如刚玉Al2O3，纯净时无色，含微量元素Cr时形成红宝石；含微量元素Fe、Ti时形成蓝宝石。,11,第二节、折射与反射,一、折射光从一种介质进入另一种具有不同光密度的介质时，在两种介质的分界面上将发生分解，产生折射和反射现象。折射光按折射定律进入另一介质，反射光按反射定律返回介质中。,12,当光线从光密介质进入光疏介质时光线偏离法线折射折射角大于入射角,当光线从光疏介质进入光密介质时光线偏向法线折射折射角小于入射角,13,3.临界角：光从光密介质进入光疏介质时，折射角大于入射角。当折射角达到90时，折射光线沿着界面传播所需的入射角称为临界角时，将发生全内反射。,折射角=90,入射角=临界角,光密介质,光疏介质,14,4.全内反射当光线的入射角继续增大，大于临界角时，入射光不再发生折射，而是全部反射回到入射介质中，且遵循反射定律：反射角=入射角。这一现象称为光的全反射。,15,二、偏振光,1.偏振光自然光转变为偏振光的作用称为偏振化。,仅在一个固定方向振动的光波称为平面偏振光或偏振光,16,2.正交偏光由两个平面偏振滤光片组成，当两个偏振片相互垂直振动时光无法通过，这时观察时为全暗现象，也称正交偏光。,17,三、折射率和双折射率,这个比值称为折射率，折射率是一个固定的比值，也可表示为光在空气中的速度与某材料中的速度之比。即：,1.折射率,折射定律指出：对于任何两种相接触的介质及给定波长的光来说，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一个常数。,18,2.单折射宝石（各向同性）等轴和非晶质结构的宝石，允许光线朝各个方向以相同的速度通过，在任意方向上表现出相同的光性，只有一个折射率值。,19,3.双折射宝石入射光线通过非均质宝石时，将分解为彼此完全独立的、传播方向不同、振动方向相互垂直的平面偏振光，不同的平面偏振光的传播速度不同。,20,表现出双折射现象的主要为六大晶系的宝石,21,4.双折射率各向异性宝石的双折射率，用最大折射率值和最小折射率的差值来表示：RI（大）RI（小）=DR（双折射率）如水晶1.5531.544=0.009,22,双折射宝石晶体有一个或两个不发生双折射的方向，称为光轴。,光轴,23,24,25,6.异常双折射等轴和非晶质体，当在正交偏光下出现波状消光，旋转宝石360出现明暗相间条纹或斑点、黑十字、黑色弯曲带，这种现象为异常双折射,是由宝石内部应变产生。,26,第三节、宝石的物理性质,一、光泽是指宝石表面对光反射的能力。反射能力越大，光泽越强。光泽的强弱取决于宝石的折射率大小和宝石的抛光程度。,27,通常以折射率的大小把光泽分成四级：1.RI3金属光泽如：金、银、铜2.2.63半金属光泽如：乌刚石3.1.9-2.6金刚光泽如：金刚石4.1.3-1.9玻璃光泽,28,二、亮度,宝石的亮度既取决于宝石本身使光充分传播的能力，同时也取决于宝石使光充分反射的能力，所以最大的亮度也取决于宝石总的透明度。,亮度：是指光从已切磨成刻面型宝石的亭部小面反射而导致的明亮程度,29,三、透明度,透明度指物质透过光的强弱的一种表现量。吸收性强，透明度弱；吸收性弱，透明度强。,30,31,1.透明：能完全清晰地透视其它物体。2.半透明：一般厚度下，能模糊地透视其他物体的轮廓。3.微透明：一般厚度下，能透过光，但看不清透过的物象。4.不透明：宝石的晶体或块体基本上不透光。,32,四、色散,色散：指白光照射到透明物体的倾斜平面时，分解成它的组成色（波长）。色散是可以计算的，通常以相当于弗朗霍菲光谱中B线和G线的光所测得的折射率的差值来表示。B线红光中686.7nm；G线紫光中430.8nm,33,五、多色性,1.多色性:是描述某些双折射彩色透明宝石中看到不同方向性颜色的通用术语，它包括二色性和三色性。,34,一轴晶宝石有两个方向性颜色称二色性;二轴晶宝石有三个方向性颜色，称为三色性。,2.二色性和三色性,35,3.多色性的作用1)明显级多色性，对鉴定有帮助；2)显示多色性的宝石，必定具有双折射;3)宝石加工中，多色性宝石加工中必须正确取向。,36,六、特殊光学效应,星光效应猫眼效应变彩效应砂金效应变色效应,37,1.星光效应星光效应是由几组定向排列的针管状包体对光的反射所造成。能显示出星光效应的宝石有红宝石、蓝宝石、铁铝榴石、尖晶石、透辉石、芙蓉石等。,38,2.猫眼效应,弧面型的某些宝石表面出现的从这一头到另一头的明亮光带，这条亮带由来自平行定向的反射光产生。,39,猫眼效应的宝石：有金绿宝石、碧玺、绿柱石、磷灰石、石英、方柱石、红柱石等，其中以金绿宝石猫眼效果最佳。,40,3.变彩效应,指光线从薄膜或从欧泊所特有的结构中反射出，经过干涉或衍射作用而产生的颜色或一系列颜色。,41,4.砂金效应,半透明的单晶宝石中含有片状包裹体，当光照射时因反射作用而闪闪发亮。这种现象称为砂金效应。日光石内含有大量的赤铁矿小薄片或水晶中有无数绿色云母片，在光照射下，光亮闪闪。,42,5.变色效应,在日光和灯光下观察，出现不同的两种颜色，日光下呈现绿色，灯光下呈现红色。这种现象称为变色效应。变石在蓝光充足的日光下呈现绿色，在红光充足的烛光中呈现红色。,43,七、发光性,1.发光性：一些宝石矿物能在X-射线或紫外线照射下发射出并呈现一定颜色的可见光的现象。宝石的发光性是由于宝石矿物的原子或离子受激发因素的激发时，外层电子发生跃迁过程引起的物理效应，矿物学上称荧光。,44,2.荧光：在激发因素消失时，某些宝石发光现象也随之消失；3.磷光：在激发因素消失时，某些宝石能保持较长一段时间内继续发光。,45,4.鉴定宝石：1)帮助区分某些天然宝石的人造宝石；2)帮助区分群镶钻石及钻石仿制品；3)帮助鉴别某些人工处理宝石；4)X-射线下天然珍珠不发荧光（除淡水或某些澳大利亚海珍珠发出浅黄色光外），人工养殖珍珠X-射线下发出强的荧光和磷光。,46,八、相对密度（或密度g/cm3）,1.相对密度通常也称比重，缩写为SG，为无损鉴定。测定方法有静水称重法和重液法。,在4温度及标准大气压的条件下，材料的质量与等体积水质量之间的比率。,47,测定宝石的相对密度值就是利用阿基米德定律作为工作原理,当物体完全浸入液体中时所受到的上浮力相当于所排开液体的重量,2阿基米德定律,48,利用分析天平（单盘或双盘均可）精确度达到1/千1/万，首先在空气中称宝石重量（A），然后将宝石放入水中称重（W）。利用公式：,优点：能快速准确地测定许多宝石比重，无复杂的计算。缺点：不能精确测定较小的宝石比重。,静水称重法,49,重液法,实验中常用的重液为：1.