宝石的光学性质

1、作者:日期:变彩效应：是由于特殊的结构（如宝石内部有微裂隙、结构空隙、双晶面、解理面以及晶体离溶的微 晶片等）使光发生干涉、衍射作用而产生一种漂浮的五彩缤纷游动的色晕。随着光源或观察的角度的变化 颜色也发生变化。当二氧化硅的大小大于可最典型的例子是欧泊？欧泊的特殊结构决定了其变彩的能力和变彩特点见光波长时，可见光直接通过，不具有变彩效应，即普通的蛋白石。当二氧化硅的大小小于可见光波长时，大部分的可见光被挡在欧泊外，仅发生瑞利散射，形成一种淡淡的蓝色乳光。？ 当二氧化硅的大小与可见光的波长相近或略大于时，会产生各种颜色的色斑。（色斑的存在应理解为堆积小球直径的不均匀分布）?（ 1 ）具有变彩效应

2、宝石：？欧泊，拉长石（由于聚片双晶的片状构造引起）合成蛋白石， 塑料，玻璃，玛瑙，珠母，贝壳大理石等2（？）分类单变彩：如月光石 ？ 多色变彩：欧泊，拉长石 ？（ 3）评价 对变彩效应的宝石，应顾及其种类、石质、变彩的式样以及变彩的颜色。最珍贵的变彩是红色，其次为紫色，橙色，黄绿色 ，蓝色。？ 颜色越鲜艳、浓、明亮，越受人喜爱。2） 月光效应：半透明乳白色弧面型的宝石表面，随着宝石的转动，在一定的角度范围，可见到白色至蓝色的似朦胧的乳光，胜似夏夜的月光，这种现象称为月光效应。原因：是由于折射率稍有差异的正长石和钠长石呈薄的互层生长，这种互层结构对光的散射作用以及解理 面对光的反射和干涉作用的综

3、合效果使宝石表面产生漂浮状的光彩。？颜色取决于薄层的厚度：层厚：为白色？层薄:为蓝色或淡蓝色。3？）砂金效应：在透明或半透明的宝石内部含有大量的定向排列的赤铁矿、针铁矿或其他金属矿物薄片，随着宝石的转动能反射岀红色或金色的反光，这种性质称为沙金效应。?常见宝石： 日光石和人造砂金石。4）猫眼效应：在光线的照射下，以弧面形切磨的某些宝石，表面呈现一条明亮的光带，当转动宝石时，光带随之移动或岀现光带张合现象，犹如猫眼瞳孔收缩成的一条狭缝，这种效应称为猫眼效应。？（1 ）产生的条件：？一组密集的定向排列的包裹体或相似结构，包括:气液包体，纤维状、针状晶体 ，晶体生长过程中留下的管状负晶，或一些片晶，

4、定向的解理等 ，他们对光的反射、折射形成。？宝石必须磨制成弧面形，并且其底面与包裹体或结构所在的平面平行。猫眼眼线的宽度与亮度受宝石折射率与弧面高度的影响。？（3）常见的具有猫眼效应的宝石 ：？电气石,海蓝宝石， 磷灰石， 金绿宝石， 绿柱石，方柱石，透辉石，顽火辉石，阳起石,夕线石，石英，红柱石，柱晶石，木变石， 锂辉石，月光石，红宝石，蓝宝石，石榴子石，玻璃猫眼眼线的粗细、长短、明显程（4）观察：？ 猫眼效应观察时，应使用单一光源在宝石的顶部照明。？度以及是否居中均是鉴定和评价猫眼宝石的依据。5）.星光效应： 在光线照射下，弧面形宝石表面呈现岀两条或两条以上交叉亮线，犹如夜空闪烁的星星。称

5、为星光效应。每一条亮线称为星线，随着宝石的转动或光源的转动，星光将围绕宝石或灯光作反向转动。？（ 1）类型有：？六射星光 四射星光 十二射星光。？（2 ）产生原因：与猫眼形成机理相同。但是由于两组或两组以上的定向排列的包裹体或结构引起的。;而三方、六方晶系（3）常见宝石：？ 一般情况下，等轴晶系、四方晶系、斜方晶系的宝石可以岀现四射星光 的宝石可以岀现六射或十二射星光。但也可以岀现例外。常见星光宝石（FG A证书）种四射星光六射星光备注铁铝榴石四射六射可显示多个星 ？刚玉六 射偶尔有12射星光宝石的光学性质宝石矿物的光学性质包括了透明度、光泽、颜色、色散、多色性以及一些特殊的光学效应等，它们是

6、宝石对可见光的吸收、反射、透射、折射、干涉、散射、和衍射等作用所致，并与宝石的化学成分、晶结构、集合体结构等密切相关 ，故是宝石鉴别、评价的重要内容。宝石的透明度与光泽透明度一一是光线透过宝石的程序，它与宝石的化学成分和结构有关。宝石的透明度一般可以分为三级:透明：通过宝石可较清晰地见到背后物体，如水晶、钻石等;半透明：部分光线能透过晶体，但不能透视背面物体，如优质翡翠、月光石等不透明：光线基本不能通过,如孔雀石等。光泽一一是宝石表面反射光线的能力 ，它的强弱刚好与透明度相反, 可分为：透明度高的宝石光泽弱。宝石的光泽金属光泽：反射极强，有如闪亮的电镀面一般，如赤铁矿;半金属光泽：反射较强，如

7、磁铁矿金刚光泽：表面反射较玻璃为强，并有灿烂耀眼的感觉，如钻石玻璃光泽：只能反射小部分的光线，如玻璃、水晶、黄玉等油脂光泽和松脂光泽：表面像涂上油脂般的反光（如水晶的断口）和类似松脂表面的反光（如琥珀的断口 ）;蜡状光泽：如蛇纹石类玉石的反光;珍珠光泽：如珍珠般反射岀柔和和多彩的光线丝绢光泽：有如丝绢般反光 ，为纤维状集合体宝石（如虎睛石）所特有。1、宝石的颜色、多色性和色散可见光按光波的长短分解为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等波段，颜色就是宝石对不同波长的可见光吸收程度不同的反映。 假若一颗宝石对白光中的蓝色和绿色光波吸收，则宝石呈现红色色调，它是余下的光波的混合结果，也称为减色。要准确观察宝

8、石的颜色，一定要在自然光或标准白色光源下进行，方可避免因光源造成的假色调。除了色调之外，宝石学上还常用到饱和度和亮度的术语：饱和度指颜色的鲜艳程度呈正比关系。如祖母绿与孔雀石同为绿色色调，但前者比后者要鲜艳得多。亮度为彩色的明亮程度，它与宝石本身的光学性质及加工质量有关。名贵的有色宝石常要求色调纯正、饱和度和亮度大。多色性一一指非均质的宝石晶体因各向异性使晶体的不同方向呈现不同的颜色这种特性，有二色性和三色性之分。如蓝宝石晶体顺其柱体处长方向呈蓝绿色，垂直延长方向呈蓝色，故为二色性；多色性强的宝石肉眼便可觉察岀，但多数宝石的多色性需用特殊的仪器（如二色镜）方可观察到。色散一一指自然光斜射入某种

9、介质中时产生的光的分解现象，如用三棱镜能将日光分解成七色一样道理。琢磨后的宝石均会造成色散现象，但产生的程度因宝石的折射率不同而有差异。每一宝石能造成色散现象的能力称为 该宝石的色散度，如钻石的色散度高，能产生灿烂的光彩，十分耀眼夺目；水晶的色散度则较低。引言 宝石的概念与分类宝石的命名 影响宝石价值的因素宝石的基本功用宝石的形成与产地宝石的成分特点 宝石的结构 宝石的光学性质 宝石力学性质宝石的化热学、电学性质宝石中的包裹体宝石的鉴定的特点放大检查紫外灯概述天然宝石的人工优化处理方法及检测天然宝石天然玉石天然有机宝石宝石的光学性质 1、 宝石的折射率：与光在宝石中的传播速率之比。它是反映宝石

10、成分、晶体结构的主要常数之一根据折射定律 ，宝石的折射率等于光在真空（或空气）中的传播速度,是宝石种属鉴别的重要依据。均质体与非均质体：根据光学性质的不同，宝石可分为均质体和非均质体两大类。均质体宝石：其光学性质在各个方向上相同，即光在均质体宝石的各个方向上传播时，其速度和性质都是一样的。均质体宝石只有一个折射率 （n ）,在折射仪上仅有一道阴影边界。例：钻石、石榴石、尖晶石、玻璃等都是均质体宝石。非均质体宝石：其光学性质随方向而异。当光波进入非均质体宝石时，一般会分解成振动方向互相垂直、传播 速度不同、折射率不等的两束偏振光，这一现象称为光的双折射。在折射仪上非均质体宝石有两道阴影边界，其最

11、大折射率与最小折射率的差值称为双折射率（DR）。方解石因其具有极高的双折射率，肉眼即可明显地看岀双重影象。锆石也因为双折射率较高，放大检查时，可明显地看到刻面棱线呈双影。非均质体宝石又可分为:I、一轴晶：只有一个方向不发生双折射的晶体。如：红宝石、蓝宝石、祖母绿、碧玺、水晶。n、二轴晶：有两个方向不发生双折射的晶体。如：橄榄石、金绿宝石、托帕石。3、 宝石的颜色与多色性颜色：是一定波长的电磁波辐射 ，当这种电磁波进入人眼生了颜色感觉。在一般光亮条件下，视觉正常的人仅能感觉到700-400 n m范围的波谱,黄、绿、蓝、紫。，剌激视神经时便产 其颜色依次为红、橙、宝石本身没有颜色，我们之所以感觉

12、它的颜色，是宝石对不同波长的可见光选择性吸收的结果 剩余光中的各种色光的混合色。，宝石所呈现的颜色是若宝石对白光中各波段的光全部吸收，则宝石呈现黑色；若白光中各波段的光全部通过宝石,无色透明。未被吸收，则宝石呈现多色性 非均质体宝石的光学性质随方向而异。当对光波的选择性吸收或吸收总强度随着光波在晶体中的振动方向不同而发生改变时，这种现象称为宝石的多色 性。一轴晶宝石可以有二色性。如红宝石、蓝宝石、碧玺、祖母绿等 红柱石。；二轴晶宝石可以有三色性。如变石、坦桑石、4、宝石的光泽的光泽种类有：指宝石表面对可见光的反射能力。其强弱取决于宝石本身的折射率和表面光洁程度，常见偏光仪 二色镜 分光仪 折射

13、仪 查尔斯滤色镜 热导仪 比重测试金属光泽表面所具有的一种象金属一样的光泽。如赤铁矿等。玻璃光泽等。丝绢光泽具纤维状集合体结构的宝石所表现的一种光泽。如虎睛石、猫眼石。珍珠光泽一种柔和、多彩的光泽，常见于珍珠表面或月光石表面。油脂光泽一些宝石的不平坦断面上或某些玉石表面呈现的一种光泽。如水晶断口上的光泽和软玉的光泽。金刚光泽由金刚石表面所显示的一种光泽类型，是非金属矿物中最强的一种光泽。如钻石。除此以外，常见的光泽还有树脂光泽、蜡状光泽，如下图:5、 宝石的透明度透明度是指物体允许可见光透过的程度，肉眼鉴定中常分为以下三个级别透明一一光线可充分通过，并能清晰地透视物体。如金刚石、水晶。半透明可

14、透光，但透视物体时已很模糊。如翡翠。不透明一一不允许光线透过。如孔雀石。6、宝石的发光性指宝石在外来能量的激发下，发岀可见光的性质:荧光:激发源撤除后，宝石立即停止发岀可见光。这种发光现象称为荧光。磷光:激发源撤除后，宝石仍能在较短的一定时间内继续发岀可见光。称为磷光。7、特殊光学效应猫眼效应：光照下一些弧面形宝石的表面呈现一条闪亮的光带或观察角度的改变，光带在宝石表面作反方向平行移动。,犹如猫的眼睛，故而得名。随着光源或宝石的摆动产生机理：猫眼效应的产生是宝石及其内部定向包裹体或定向结构对可见光的折射和反射作用引起的。评价:眼线是否窄细、明亮；游动是否灵活；是否居中。星光效应：光照下一些弧面

15、形宝石的表面呈现一组放射状闪动的亮线随着宝石的转动或光源的转动，星光将在宝石表面作反向转动。,形如夜空中闪烁的星星，称为星光效应。产生机理：同猫眼效应的形成机理，所不同的是含有两组或两组以上的定向包裹体或定向结构。种类：四射星光、六射星光、12射星光（二套六射星光）如同玻璃表面所反射的光泽 ，大多数宝石都具有玻璃光泽，如红宝石、祖母绿、水晶、托帕石、碧玺，颜色随着光源或观察角度的变化而变化，这种现变彩效应：由于宝石的特殊结构对光的干涉、衍射作用产生的颜色 象称为变彩。序），球体之间由含水的直径近于相等。这样，欧泊的结构就形成了最典型的天然三维光栅，S 射单元和光栅常数，根据布拉格公式： 的颜色

16、（入）d入时：可见光直接通过产生机理：欧泊的化学成份为S i 0 2 . n H2 O,在其结构中S i 02为近于等大的球体在空间作规则排列（短程有Si O 2胶体充填，胶体与球体之间有微小的折射率差异，球体直径与球体之间的孔隙iO 2球体及球体空隙分别相当于衍 入=2d .Sin W.球体直径（d）及观察角度（0 ）直接决定了欧泊中色斑 ，欧泊无变彩，仅显示灰白色，这是普通的蛋白石。，欧泊中不发生光的干涉、衍射,仅发生瑞利散射，导致欧泊岀现淡淡，产生蓝、绿等，这d入时：可见光中大部分光被挡于欧泊之外的蓝色乳光。d与白光中较短波长的光相近时，这些较短波长的光在欧泊中发生干涉、衍射d略大于白光

17、中的较长波长的光时较单一的颜色色斑。d略大于白光中的较长波长的光时，白光发生衍射和干涉，产生从紫到红的全光谱色时色斑颜色最为丰富。另外，在球体直径d固定的情况下，随着观察角度0的连续改变，色斑的颜色会按照可见光谱色序发生连续变化，这样就解释了欧泊中色斑颜色的形成与变化的原因。n .短程有序结构决定了众多色斑的形成 由于欧泊属非晶质体，其小球体的规则排列仅岀现在局部小区域内（即短程有序），每 一规则排列的小区域构成了一个独立的三维衍射光栅，并对应宏观上的一个小色斑。由于小衍射光栅的尺寸各不相同，在同一角度观察时，各色斑的颜色也会有明显差异，呈现五彩缤纷的效果。评价 ：色彩是否鲜艳、丰富；色斑分布的面积；基底的深浅