第二節(jié)寶石的物理性質(zhì)

1、第二節(jié) 寶石的物理性質(zhì) 內(nèi)容簡介內(nèi)容簡介 寶石的物理性質(zhì)是評(píng)價(jià)和鑒定寶石的主要依據(jù)。本節(jié)主 要介紹了寶石的光學(xué)性質(zhì)(如寶石的顏色、折射、色散、 光澤、透明度等)、力學(xué)性質(zhì)（如密度、硬度、解理、斷 口等）、發(fā)光性和熱學(xué)性能等。 用文字和圖片詳細(xì)闡述了這些物理性質(zhì)的定義、現(xiàn)象、 成因以及它們的寶石學(xué)意義。這些物理性質(zhì)是對(duì)寶石進(jìn)行 鑒定和評(píng)價(jià)所必須了解的基礎(chǔ)知識(shí)。 寶石的光學(xué)性質(zhì)寶石的光學(xué)性質(zhì) 一、一、 顏顏 色色 顏色是寶石的一個(gè)十分重要的光學(xué)性質(zhì)。通過顏色可以直 觀地來判別寶石，同時(shí)其也是衡量寶石質(zhì)量的一個(gè)重量依據(jù)。 1、顏色及其產(chǎn)生、顏色及其產(chǎn)生 顏色是可見光進(jìn)入人眼剌激視神經(jīng)在頭腦中產(chǎn)生的一

2、種感 覺。它與進(jìn)入眼睛的光的波長有關(guān)。 (1)不同波長的光在人的眼中可產(chǎn)生不同的顏色。不同波長的光在人的眼中可產(chǎn)生不同的顏色。 可見光是一種電磁波，波長范圍約為400-700nm。 如630-700nm時(shí)波長的光在人眼中將產(chǎn)生紅色，而波長為 400-440nm的光則產(chǎn)生紫色。 可見光光譜可見光光譜 (2)不同波長的光混合也可產(chǎn)生各種顏色。其關(guān)系可不同波長的光混合也可產(chǎn)生各種顏色。其關(guān)系可 用牛頓色環(huán)來表示。用牛頓色環(huán)來表示。在牛頓色環(huán)上，相鄰兩種顏色 的光混合，產(chǎn)生中間的顏色。當(dāng)從白光中減去某一 波長的光時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生顏色。 牛頓色環(huán)牛頓色環(huán) 2、顏色特性、顏色特性 顏色分為非彩色系列（白黑系列

3、）和彩色系列 兩類。 每一種顏色的特性都可用色調(diào)、飽和度和亮度 三個(gè)要素來表征。 色調(diào)：彩色的類別，如紅、綠、藍(lán)等。 飽和度：色彩的純凈度或鮮艷度。 亮度：也稱明度，指色彩的明亮程度。 3、寶石顏色的影響因素與成因、寶石顏色的影響因素與成因 （1）光源）光源 在觀察寶石顏色時(shí)，光源對(duì)寶石的顏色有一定 的影響。同一寶石在不同光源下可能呈現(xiàn)不同的顏 色。 變石變石 (）寶石對(duì)可見光的選擇性吸收）寶石對(duì)可見光的選擇性吸收 當(dāng)寶石對(duì)可見光產(chǎn)生均勻吸收時(shí)，它呈現(xiàn)白黑系列的當(dāng)寶石對(duì)可見光產(chǎn)生均勻吸收時(shí)，它呈現(xiàn)白黑系列的 顏色。顏色。 當(dāng)寶石對(duì)可見光的選擇性吸收時(shí)寶石呈現(xiàn)彩色。當(dāng)寶石對(duì)可見光的選擇性吸收時(shí)寶

4、石呈現(xiàn)彩色。 使寶石對(duì)可見光產(chǎn)生選擇性吸收而產(chǎn)生顏色的因素主要有使寶石對(duì)可見光產(chǎn)生選擇性吸收而產(chǎn)生顏色的因素主要有 兩個(gè)：化學(xué)因素和物理因素兩個(gè)：化學(xué)因素和物理因素。 、化學(xué)因素： 許多寶石的顏色是因?yàn)槠渲泻幸恍┠苤律脑囟a(chǎn) 生顏色。所含元素不同時(shí)，產(chǎn)生的顏色不同。寶石中常見 的致色元素及產(chǎn)生的顏色如下： 致色元素致色元素 產(chǎn)生的顏色產(chǎn)生的顏色 Cr紅色、綠色紅色、綠色 Fe紅色、綠色、藍(lán)色、黃色紅色、綠色、藍(lán)色、黃色 Mn粉紅色粉紅色 Ti藍(lán)色藍(lán)色 V綠色、藍(lán)色綠色、藍(lán)色 Co藍(lán)色藍(lán)色 、物理因素： 一些物理作用如光的干涉、衍射、散射作用也會(huì) 使寶石產(chǎn)生顏色。如歐泊中的五顏六色是因此其

5、中的 二氧化硅小球?qū)梢姽獾难苌渥饔枚纬傻摹?4、顏色的寶石學(xué)意義、顏色的寶石學(xué)意義 1）顏色是體現(xiàn)寶石的美麗的重要方面。許多寶石之 所以受到人們的青睞，是因?yàn)樗哂薪k麗多彩的顏色。 2）顏色是評(píng)價(jià)寶石的質(zhì)量的重要因素，如在鉆石、 紅寶石等寶石的質(zhì)量評(píng)價(jià)中，顏色是十分重要的方面。 3）顏色是鑒定寶石最直觀的依據(jù)之一。 二、折射率與雙折射率折射率與雙折射率 1、光的折射與折射率、光的折射與折射率 當(dāng)光波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)其傳播方向和傳播速 度要發(fā)生改變。這種現(xiàn)象稱為光的折射。 根據(jù)折射定律有式中、分別為入射角和折射角。v1 和v2分別為光在介質(zhì)1和介質(zhì)2中的速度。 當(dāng)兩種介質(zhì)一定時(shí)，n

6、為一常數(shù)。稱第二種介質(zhì)相對(duì) 第一種介質(zhì)的相對(duì)折射率。 當(dāng)入射介質(zhì)為真空（或空氣）時(shí)，n為折射介質(zhì)的絕對(duì)折 射率或簡稱為折射率。（這里的折射介質(zhì)一般是寶石） 寶石的折射率是寶石的最重要的物理性質(zhì)。很少有兩種寶 石的折射率是完全一樣的，因此它是鑒定寶石的重要依據(jù)。 寶石的折射率可用珠寶折射儀來測定。 常見寶石的折射率常見寶石的折射率 寶石寶石折射率折射率寶石寶石折射率折射率 鉆石鉆石2.42鋯石鋯石 1.93-1.99 紅寶石紅寶石 1.76-1.78尖晶石尖晶石 1.74 藍(lán)寶石藍(lán)寶石 1.76-1.78碧璽碧璽 1.62-1.64 金綠寶石金綠寶石1.74-1.75黃玉黃玉 1.61-1.62

7、 祖母綠祖母綠 1.57-1.59水晶水晶1.54-1.55 2、雙折射與雙折射率、雙折射與雙折射率 有些物質(zhì)當(dāng)入射光照射時(shí)會(huì)產(chǎn) 生兩條方向不同的折射光，這種 現(xiàn)象稱為雙折射。因此，就會(huì)得 到兩個(gè)折射率。二者之差稱為該 物質(zhì)的雙折射率。 有些寶石沒有雙折射，有些寶 石有雙折射，對(duì)這些寶石其雙折 射率也有所不同。因此，雙折射 率對(duì)寶石的鑒定具有重要意義。 例如，黃玉與碧璽的折射率相例如，黃玉與碧璽的折射率相 近，不易區(qū)別。但碧璽的雙折射近，不易區(qū)別。但碧璽的雙折射 率黃玉大，因此，可根據(jù)雙折射率黃玉大，因此，可根據(jù)雙折射 率的大小來區(qū)分它們率的大小來區(qū)分它們。 常見寶石的雙折射率常見寶石的雙折射

8、率 寶石寶石雙折射率雙折射率寶石寶石雙折射率雙折射率 鉆石鉆石0鋯石鋯石0.059 紅寶石紅寶石0.008尖晶石尖晶石0 藍(lán)寶石藍(lán)寶石0.008碧璽碧璽 0.020 金綠寶石金綠寶石 0.009黃玉黃玉 0.010 祖母綠祖母綠0.005水晶水晶 0.009 方解石的雙折射率很高，當(dāng)在其背后放一根針時(shí)，可以看到兩根針的影子。 鋯石的刻面棱雙影。 3、均質(zhì)體與非均質(zhì)體、均質(zhì)體與非均質(zhì)體 不產(chǎn)生雙折射的寶石稱為均質(zhì)體。如鉆石、尖晶石、 玻璃均為均質(zhì)體。 產(chǎn)生雙折射的寶石稱為非均質(zhì)體。紅寶石、鋯石、 水晶碧璽等寶石為非均質(zhì)體。 三、三、 多色性多色性 1、什么是寶石的多色性、什么是寶石的多色性 寶石

9、晶體在光的照射下，不同方向上呈不同顏色的現(xiàn)象， 稱為寶石的多色性。 許多寶石具有多色性。它們都是非均質(zhì)體的寶石，其光 學(xué)性質(zhì)隨方向而異。 如紅寶石在平行C軸方向?yàn)榧t色 ,垂直C軸方向橙紅色； 藍(lán)寶石平行軸方向?yàn)樗{(lán)色，垂直C軸方向?yàn)榫G色。 因此，當(dāng)你從不同的方向觀察，會(huì)發(fā)現(xiàn)它們在不同方向 上具有不同的顏色。 寶石的的多色性可通過肉眼來觀察，更多的是通過二色 鏡儀器來觀察。 2、多色性的寶石學(xué)意義、多色性的寶石學(xué)意義 (1)寶石的多色性在寶石的鑒定上具有重要的意義。 一些寶石具有多色性，另一些寶石不具多色性，因此， 我們可以通過多色性來區(qū)別它們。 (2)具有明顯多色性的寶石在加工時(shí)要特別注意它的

10、晶體取向，以便獲得最佳的顏色。 四、色四、色 散散 1、概念、概念 寶石把白光分解成它的組成色的現(xiàn)象稱為色散。 當(dāng)白光照射到寶石上時(shí)，由于色散作用，使本來無色的寶 石產(chǎn)生五彩繽紛的顏色，這種顏色在寶石學(xué)中稱為“火 彩”。 火彩是寶石的一個(gè)十分珍貴的性質(zhì)。 不同寶石的色散的強(qiáng)弱是不同的。通常以用紅光（686.7nm) 和紫光(460.8nm)所測的折射率之差來表示，并稱為色散值。 一些常見寶石的色散值一些常見寶石的色散值 寶石寶石色散值色散值寶石寶石色散值色散值 鉆石鉆石 0.044鋯石鋯石0.039 藍(lán)寶石藍(lán)寶石 0.018尖晶石尖晶石 0.020 黃玉黃玉0.017水晶水晶0.013 立方氧

11、化鋯立方氧化鋯0.28 玻璃玻璃0.031 2、寶石火彩產(chǎn)生的條件：、寶石火彩產(chǎn)生的條件： 1) 寶石本身應(yīng)具有高的色散值。 螢石的色散值最小，合成金紅石的色散值最高。寶石的 色散值越高，它的火彩越明顯。 2) 正確的切工。 經(jīng)過正確的切磨，才能充分體現(xiàn)寶石的火彩。 3) 寶石一般是無色的。 對(duì)有色寶石，即使其色散很高，產(chǎn)生的火彩也被寶石本 身的顏色所掩蓋了。 3、 色散的寶石學(xué)意義色散的寶石學(xué)意義 1) 色散是充分顯示寶石美麗的一個(gè)可貴的性質(zhì)。 2) 鑒定寶石的一個(gè)重要依據(jù)，尤其對(duì)鉆石而言。 五、光五、光 澤澤 光澤指寶石表面對(duì)光的反射能力。 寶石對(duì)光的反射能力越強(qiáng)，光澤越強(qiáng)，肉眼看起來就越

12、亮。 這樣的寶石就越好。 寶石光澤的強(qiáng)弱取決于它的折射率和表面的拋光程度。 寶石的折射率越高，表面的拋光質(zhì)量越好，其光澤就越強(qiáng)。 寶石光澤根據(jù)其強(qiáng)弱和折射率的大小分為幾個(gè)等級(jí)：寶石光澤根據(jù)其強(qiáng)弱和折射率的大小分為幾個(gè)等級(jí)： 金屬光澤：n3 ，光澤極強(qiáng)，如金的表面的光澤。寶石 極少具有金屬光澤。 金剛光澤： n=2.0-2.6，光澤強(qiáng)。在透明寶石中金剛光澤 是最強(qiáng)的一種光澤，以鉆石為代表。 亞金剛光澤：n=1.8-2.0。光澤接近于金剛光澤。如鋯石 等。 玻璃光澤：n1.81.3 ，光澤中等，具有較寬的折射率 范圍。大多數(shù)透明寶石顯示玻璃光澤。如紅寶石、祖母 綠、水晶等。 六、透明度六、透明度

13、透明度指寶石透過可見光的能力。 寶石的透明度范圍跨度很大。大部分單晶質(zhì)的寶石是 透明的，給人以清澈如冰的感覺，大部分多晶質(zhì)的玉 石為半透明的，而完全不透明寶石較少。 寶石的透明一般分為五個(gè)等級(jí)：寶石的透明一般分為五個(gè)等級(jí)： 透明可充分透光，清晰可見寶石底部的影像。 半透明可透光，并可寶石底部的影像，但不清楚。 亞透明可透光，但不可見寶石底部的影像。 半亞透明僅在寶石的邊部有輕微透光。 不透明不透光。 七、寶石的特殊光學(xué)效應(yīng)七、寶石的特殊光學(xué)效應(yīng) 貓眼效應(yīng)貓眼效應(yīng) 1、定義、定義 弧面型的寶石在光的照射下表面呈現(xiàn)出一條可平行移動(dòng)的 明亮光帶。這種現(xiàn)象稱為貓眼效應(yīng)。 隨著寶石或光源的擺動(dòng)，光帶在寶

14、石的表面作平行的移動(dòng)，如同中午時(shí) 分貓眼的瞳孔，故而得名。 2、貓眼效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和條件：、貓眼效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和條件： 寶石產(chǎn)生貓眼效應(yīng)是因?yàn)閷毷泻写罅科叫信帕械尼槧畎w。 當(dāng)光照射到表面上時(shí)，這些包裹體對(duì)光反射產(chǎn)生亮點(diǎn)，一條包裹體 產(chǎn)生一個(gè)亮點(diǎn)，無數(shù)條包裹體就產(chǎn)生的亮點(diǎn)連起來就形成一條亮帶。 注意：亮帶方向與包裹體的方向是相互垂直的。因此一個(gè)寶石 要能產(chǎn)生貓眼效應(yīng)具備以下幾個(gè)條件： 1）寶石中含有大量平行排列的針狀、纖維狀或管狀包裹體。 2）寶石應(yīng)琢磨成弧面型。 3）寶石的底面平行包裹體的排列方向。這是保證貓眼效應(yīng)的亮帶 在寶石的中央。 3、貓眼效應(yīng)的評(píng)價(jià)：、貓眼效應(yīng)的評(píng)價(jià)：對(duì)貓眼效應(yīng)

15、的評(píng)價(jià)是細(xì)、亮、活。即亮帶 越細(xì)，越亮，轉(zhuǎn)動(dòng)寶石時(shí)亮帶越容易移動(dòng)越好。 命名規(guī)則：命名規(guī)則：國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，只有具有貓眼效應(yīng)的金綠寶石才能直接 稱為“貓眼石”其它具有貓眼效應(yīng)的寶石在命名時(shí)必須在“貓眼” 前面注明寶石的名稱，如“石英貓眼”。 星光效應(yīng)星光效應(yīng) 1、定義、定義 弧面型的寶石在光的照射下表面呈現(xiàn)出相互交會(huì)的四射或 六射星狀光帶。 星光效應(yīng)根據(jù)光帶的數(shù)目分為六射星光和四射星光等，如中紅寶石、 藍(lán)寶石的六射星光和透輝石的四射星光。 根據(jù)光照的情況分為表星光和透星光。由寶石表面的反射光產(chǎn)生的星 光效應(yīng)稱為表星光。由透射光產(chǎn)生的星光效應(yīng)稱為透星光。 2、星光效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理與條件：、星光效應(yīng)產(chǎn)

16、生的機(jī)理與條件： 星光效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理與貓眼效應(yīng)相似，也是由寶石中所含的針狀、纖 維狀包裹體引起的。一個(gè)方向上的針狀包裹體產(chǎn)生一條亮帶。多個(gè)方 向的針狀包裹體產(chǎn)生多條亮帶。 因此星光效應(yīng)產(chǎn)生的條件是： 1）寶石中含有大量二個(gè)或二個(gè)以上方向平行排列的針狀、纖維狀 包裹體，從而產(chǎn)生星光效應(yīng)。 2）寶石應(yīng)琢磨成弧面型。 3）琢磨寶石時(shí)其底面應(yīng)平行包裹體的排列方向。 變彩效應(yīng)變彩效應(yīng) 1、定義、定義 由于寶石的特殊結(jié)構(gòu)（如歐泊）對(duì)光的干涉、衍射作 用而產(chǎn)生的多種顏色。這種現(xiàn)象稱變彩效應(yīng)。 2、成因、成因 寶石中規(guī)則排列的包裹體形成一個(gè)光柵。當(dāng)光照射在 其它上面時(shí)會(huì)產(chǎn)生衍射和干涉作用而產(chǎn)生各種各樣的光譜

17、色。當(dāng)光源和觀察角度變化時(shí)，顏色也會(huì)變化。 變色效應(yīng)變色效應(yīng) 1、定義、定義 寶石在不同光源的照射下呈現(xiàn)不同顏色現(xiàn)象。 變石具有典型的變色效應(yīng)。它在日光下為綠色，燭光或 白熾燈下為紅色。 2、成因、成因?qū)毷a(chǎn)生變色效應(yīng)是因?yàn)閷毷膶?duì)可見光 的吸收在吸收光譜存在兩個(gè)明顯的色光透過區(qū)，而其它 色光均被吸收。 月光石效應(yīng)月光石效應(yīng) 1、定義、定義 一種由寶石內(nèi)部的包裹體或結(jié)構(gòu)特征對(duì)光的散 射作用而產(chǎn)生的朦朧狀的蔚藍(lán)色或乳白色暈色。 這種現(xiàn)象常見于月光石中，故稱為月光石效應(yīng)， 也稱為光彩效應(yīng)。 2、成因、成因 月光石效應(yīng)是寶石中含有大量細(xì)小的包裹體對(duì) 光的散射作用引起的。當(dāng)包裹體較粗時(shí)，散射 光的乳白

18、色的；當(dāng)包裹體十分細(xì)小時(shí)，散射光 的蔚藍(lán)色，使寶石顯得更加美麗。 星彩效應(yīng)星彩效應(yīng) 一種由寶石內(nèi)部的不透明包裹體的反射作用 而產(chǎn)生的星點(diǎn)狀閃光。 這種效應(yīng)常見于砂金石中，故亦稱謂砂金石 效應(yīng)。 寶石的力學(xué)性質(zhì)寶石的力學(xué)性質(zhì) 一、密度與相對(duì)密度一、密度與相對(duì)密度 1 概念概念 寶石單位體積的質(zhì)量稱為寶石的密度，即密 度質(zhì)量體積，單位為g/cm3。 寶石的密度是寶石的一個(gè)重要性質(zhì)，它取決于組成寶 石晶體的各元素的原子量，原子或離子半徑和晶體結(jié)構(gòu) 等因素。 相對(duì)密度為在4和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，寶石在空氣中的 重量與同體積水的重量之比。 寶石在空氣中的重量寶石在空氣中的重量 寶石在空氣中的重量寶石在空氣中的

19、重量 相對(duì)密度：相對(duì)密度：= = 同體積水的重量同體積水的重量 寶石的重量寶石的重量-寶石在水中的重量寶石在水中的重量 常見寶石的相對(duì)密度常見寶石的相對(duì)密度 寶石寶石相對(duì)密度相對(duì)密度寶石寶石相對(duì)密度相對(duì)密度 鉆石鉆石3.52鋯石鋯石4.70 紅寶石紅寶石3.99尖晶石尖晶石3.60 藍(lán)寶石藍(lán)寶石3.99水晶水晶2.54 金綠寶石金綠寶石3.72黃玉黃玉3.53-3.56 祖母綠祖母綠3.7-2.9 立方氧化鋯立方氧化鋯5.6-6.0 2 相對(duì)密度的測量相對(duì)密度的測量 1）手掂法。 2）重液法。 3）靜水力學(xué)法。 3、密度的寶石學(xué)意義、密度的寶石學(xué)意義 1）寶石的密度是鑒定寶石的一個(gè)重要依據(jù)。 2）根據(jù)寶石的密度還可以估計(jì)寶石的重量。 二、硬二、硬 度度 1、概念與分類、概念與分類 概念：寶石硬度是指寶石抵抗刻劃力和磨蝕力的能力。 1）絕對(duì)硬度 2）相對(duì)硬度 、硬度的等級(jí)與測定、硬度的等級(jí)與測定 在測定寶石的硬度時(shí)最常用的是摩氏硬度計(jì)。 礦物礦物摩氏硬度摩氏硬度礦物礦物摩氏硬度摩氏硬度 滑石滑石1長石長石 6 石膏石膏2石英石英7 方解石方解石3黃玉黃玉8 螢石螢石4剛玉剛玉9 磷灰石磷灰石5金剛石金剛石10 3、硬度的寶石學(xué)意義、硬度的寶石學(xué)意義 1) 利用硬度鑒定寶石。 2) 寶石加工時(shí)要根據(jù)不同的硬度選擇不 同的