I-2寶石的物理學基礎II

1、2021-10-1512021-10-1521.星光效應星光效應2.貓眼效應貓眼效應3.變彩效應變彩效應4.月光效應月光效應5.變色效應變色效應6.砂金效應砂金效應（八）特殊光學效應（八）特殊光學效應2021-10-1531.星光效應星光效應現(xiàn)象：現(xiàn)象：以弧面形切磨的以弧面形切磨的某些珠寶玉石某些珠寶玉石在垂直于在垂直于晶體光軸的斷面上顯光晶體光軸的斷面上顯光芒四射的星光的現(xiàn)象。芒四射的星光的現(xiàn)象。常為四射或六射星線。常為四射或六射星線。 星星光光藍藍寶寶星星光光紅紅寶寶星光效應常見于紅寶石和藍寶石常見于紅寶石和藍寶石 2021-10-154星光寶石星光寶石 星光效應2021-10-155星光

2、普通輝石星光普通輝石星光尖晶石星光尖晶石2021-10-156星光效應多數(shù)是由于含有密集平行排列的針狀、管狀或片狀包體對光的2021-10-157星光效應寶寶 石石常見的星光寶石常見的星光寶石 2021-10-1582.貓眼效應貓眼效應 機理：機理：含大量纖維狀礦物含大量纖維狀礦物（如角閃石、金紅石（如角閃石、金紅石等）包裹體，從而能等）包裹體，從而能在金黃色或綠色背景在金黃色或綠色背景上造成閃變絲絹光澤上造成閃變絲絹光澤的虎眼石或貓眼石效的虎眼石或貓眼石效果。果?；⒒⒕κ堁坌堌堁垩凼Ｒ姷V物：常見礦物：金綠寶石金綠寶石木變石木變石2021-10-1592021-10-1510貓眼

3、貓眼2021-10-1511顯示貓眼效應的寶石 序序號號2021-10-1512變彩效應3.變彩效應變彩效應 光從某些特有的結構反射出時，由光從某些特有的結構反射出時，由于干涉或衍射作用而產(chǎn)生的顏色或一系于干涉或衍射作用而產(chǎn)生的顏色或一系列顏色，隨觀察方向不同而變化的現(xiàn)象。列顏色，隨觀察方向不同而變化的現(xiàn)象。如歐泊。如歐泊。 2021-10-1513歐歐泊泊2021-10-1514黑歐泊黑歐泊2021-10-1515歐歐泊泊序號序號可顯示變彩的寶石2021-10-15164.月光效應月光效應 寶石內(nèi)部的包體或結構特征反射出的光寶石內(nèi)部的包體或結構特征反射出的光所產(chǎn)生的一種漫反射效應稱月光效應。

4、如：所產(chǎn)生的一種漫反射效應稱月光效應。如：月光石是由折射率稍有不同的正長石和鈉長月光石是由折射率稍有不同的正長石和鈉長石平行交叉的超微細結構，產(chǎn)生漂浮狀的淡石平行交叉的超微細結構，產(chǎn)生漂浮狀的淡藍色或白色光彩。藍色或白色光彩。 序號序號2021-10-1517橙色、藍色月光石橙色、藍色月光石乳光乳光2021-10-15182021-10-15195.5.變色效應變色效應 在不同光源照射下，樣品呈現(xiàn)明顯顏色變化的現(xiàn)在不同光源照射下，樣品呈現(xiàn)明顯顏色變化的現(xiàn)象稱為變色效應，常用日光和白熾燈兩種光源進行觀象稱為變色效應，常用日光和白熾燈兩種光源進行觀察。察。如變石。在鎢絲燈光或燭光中與紅光相當?shù)哪芰?/p>

5、多，如變石。在鎢絲燈光或燭光中與紅光相當?shù)哪芰慷?，寶石顯紅色；在寶石顯紅色；在 日光和熒光中綠光能量多，寶石顯日光和熒光中綠光能量多，寶石顯綠色。綠色。日光燈下的變石鎢絲燈下的變石2021-10-15202021-10-1521日光石日光石2021-10-1522（九）寶石的折射與雙折射（九）寶石的折射與雙折射 1.1.光的反射光的反射2.2.光的折射與寶石的折射率（光的折射與寶石的折射率（RIRI）3.3.寶石的雙折射寶石的雙折射4.4.色散色散 2021-10-1523光光的的反反射射1.1.光的反射光的反射 當光遇到物質拋光面發(fā)生反射時當光遇到物質拋光面發(fā)生反射時, ,入射角入射角等于發(fā)

6、射角。等于發(fā)射角。 2021-10-1524光光的的折折射射2.光的折射光的折射光線從一種介質進入另一種介質使光線發(fā)生偏光線從一種介質進入另一種介質使光線發(fā)生偏離的現(xiàn)象。離的現(xiàn)象。 當光從空氣斜射入水當光從空氣斜射入水或玻璃中時，折射角或玻璃中時，折射角小于入射角小于入射角當光從水或玻璃斜射當光從水或玻璃斜射入空氣中時，折射角入空氣中時，折射角大于入射角大于入射角 2021-10-1525全全內(nèi)內(nèi)反反射射 當一條光線從光密介質進入光疏介當一條光線從光密介質進入光疏介質時，光線偏離法線折射，且折射角總質時，光線偏離法線折射，且折射角總是大于入射角。是大于入射角。 當入射角增大到足以使折射線沿兩當

7、入射角增大到足以使折射線沿兩介質之間的分界面通過時（即折射角為介質之間的分界面通過時（即折射角為90度），則這個入射角稱為度），則這個入射角稱為臨界角臨界角。 當入射角當入射角臨界角時，則臨界角時，則光線發(fā)生光線發(fā)生全內(nèi)反射全內(nèi)反射，并留在光密介質中。，并留在光密介質中。 2021-10-1526光線在兩種介質光線在兩種介質中傳播中傳播寶石折寶石折射儀工射儀工作原理作原理建立在建立在全內(nèi)反全內(nèi)反射原理射原理的基礎的基礎上上全全內(nèi)內(nèi)反反射射2021-10-1527折折射射儀儀工工作作原原理理寶石折射儀的工作原理寶石折射儀的工作原理都是建立在都是建立在全內(nèi)全內(nèi)反射原理反射原理的基礎上。寶石為光疏介

8、質，的基礎上。寶石為光疏介質，而折射儀中的玻璃棱鏡為光密介質。而折射儀中的玻璃棱鏡為光密介質。2021-10-1528寶石的折射率（寶石的折射率（RIRI） 按照折射定律，按照折射定律，入射角的正弦與折射角入射角的正弦與折射角正弦之比為一常數(shù)正弦之比為一常數(shù)。 當一個物質的當一個物質的RIRI與另一個物質的與另一個物質的RIRI對比對比時，我們常將真空作為一個介質，將其常數(shù)時，我們常將真空作為一個介質，將其常數(shù)定位定位1 1，即折射率為，即折射率為1 1。實踐中，通常用空氣。實踐中，通常用空氣作為標準介質，它的作為標準介質，它的RI=1.00029RI=1.00029。 不同寶石具有不同的折射

9、率。寶石在款不同寶石具有不同的折射率。寶石在款式設計和加工過程中，充分利用寶石的折射式設計和加工過程中，充分利用寶石的折射率。如對金剛石的加工，標準的鉆石冠部角率。如對金剛石的加工，標準的鉆石冠部角度應是度應是34343030，亭部角度應是，亭部角度應是40404545，這樣才能充分利用鉆石的折光率，顯示出耀這樣才能充分利用鉆石的折光率，顯示出耀眼的光輝。眼的光輝。2021-10-1529 在標準寶石折射儀上在標準寶石折射儀上RI的讀數(shù)范圍的讀數(shù)范圍從從1.3-1.8，對于鉆石，對于鉆石RI=2.4175,折射率折射率的測定用處不大。的測定用處不大。 鉆石極高的鉆石極高的RI 是導致成品鉆石的

10、反是導致成品鉆石的反射性能和色散（火彩）的因素之一。射性能和色散（火彩）的因素之一。2021-10-1530部分寶石硬度、比重、折光率一覽表（部分寶石硬度、比重、折光率一覽表（1 1） 礦物名稱寶石名稱硬度（H）比重（G）折光率（N）金剛石鉆石103.47-3.552.42綠柱石祖母綠7.5-82.67-2.781.56-1.60藍晶7.5-82.65-2.851.57-1.58金綠寶石貓眼8.53.5-3.71.74-1.76剛玉紅寶石93.99-4.021.76-1.77藍寶石93.97-4.081.76-1.77蛋白石歐泊5-61.98-2.201.44-1.46石榴子石紫鴉烏6.5-7

11、.53.5-4.21.74-1.89長石月光石62.56-2.621.52-1.53電氣石碧璽7-7.52.9-3.21.62-1.65寶石的硬度一般大于寶石的硬度一般大于6折光率相差不大折光率相差不大2021-10-1531礦物名稱寶石名稱硬度（H）比重（G）折光率（N）尖晶石大紅寶石7.5-83.5-3.71.71-1.74石英貓眼勒子石9.5-72.651.54-1.55金綠寶石變石8.53.70-3.721.74-1.76橄欖石橄欖石6.5-73.3-3.51.65-1.70黃玉或黃晶托帕石83.53-3.561.61-1.64水晶水晶72.651.54-1.55硬玉翡翠6-6.53.

12、3-3.41.54-1.77軟玉玉5-62.9-3.11.60-1.63綠松石松石5-62.6-2.851.61-1.65瑪瑙瑪瑙7-7.52.6-2.651.54-1.55孔雀石孔雀石3.5-43.75-4.051.66-1.91蛇紋石岫玉5-5.52.4-2.81.56-1.57部分寶石硬度、比重、折光率一覽表（部分寶石硬度、比重、折光率一覽表（2 2） 2021-10-1532結晶質： 內(nèi)部質點作規(guī)則排列，即具格子狀構造。結晶質在空間的有限部分稱為晶體。非晶質： 內(nèi)部質點不作規(guī)則排列，即不具格子構造。如玻璃。稱為非晶質體。3.3.寶石的雙折射寶石的雙折射單折射單折射單折射單折射均質體均質

13、體雙折射雙折射非均質體非均質體2021-10-1533折射折射均質體寶石：均質體寶石： 2021-10-1534非均質體寶石： 雙折射雙折射2021-10-15352021-10-15364.色散色散 白光分解成它的若干組成色（若干波長）白光分解成它的若干組成色（若干波長）之現(xiàn)象。當一束白光透過物體的斜面（如玻璃之現(xiàn)象。當一束白光透過物體的斜面（如玻璃棱鏡或寶石斜小面），通常產(chǎn)生彩虹光譜。棱鏡或寶石斜小面），通常產(chǎn)生彩虹光譜。有有時稱為時稱為“火彩火彩”。紅紅橙橙黃黃綠綠青青蘭蘭紫紫2021-10-1537棱鏡分光原理圖解：棱鏡分光原理圖解：ir2021-10-1538戴比爾斯集團百年戴比爾斯

14、集團百年紀念鉆石重紀念鉆石重273273克拉克拉2021-10-1539色散色散通常用弗朗霍夫光譜通常用弗朗霍夫光譜B B線（線（B=687nmB=687nm）和）和G G線（線（G=430.8nmG=430.8nm）相當?shù)墓馑鶞y得折射率的差）相當?shù)墓馑鶞y得折射率的差值來表示。值來表示。 鉆石的色散為鉆石的色散為0.0440.044，比所有其他天然無，比所有其他天然無色寶石都高。許多合成無色寶石具有比鉆石更色寶石都高。許多合成無色寶石具有比鉆石更高的色散，故可用于仿鉆。高的色散，故可用于仿鉆。礦物礦物顯示明顯色散的寶石顯示明顯色散的寶石2021-10-1540 一些有色寶石具有色散能力，但只有

15、極少一些有色寶石具有色散能力，但只有極少數(shù)能觀測到色散。因為，這種寶石的數(shù)能觀測到色散。因為，這種寶石的“火彩火彩”常被體色所掩蓋。常被體色所掩蓋。 2021-10-1541庫里南庫里南1、2號號光明之山光明之山Hope鉆石鉆石千年星千年星2021-10-1542 ( (十十) ) 發(fā)光性發(fā)光性 寶石在外加能量如紫光、紫外光和寶石在外加能量如紫光、紫外光和X X射線等的照射下能發(fā)射可見光的性質稱為射線等的照射下能發(fā)射可見光的性質稱為發(fā)光性。發(fā)光性。 對寶石學家感興趣的兩個發(fā)光類型是對寶石學家感興趣的兩個發(fā)光類型是熒光和磷光。熒光和磷光。2021-10-1543熒光：熒光：物質受射線照射時發(fā)出可

16、見光的現(xiàn)象。機理機理：在外加能量照射下，寶石晶體結構中原子或離子的外層電子從基態(tài)激發(fā)到能量較高的激發(fā)態(tài)。當被激發(fā)到能量較高激發(fā)態(tài)的電子落回到較低激發(fā)態(tài)時則發(fā)射出光子。如果這兩種激發(fā)態(tài)之間的能量間隔相當于某可見光子的能量，則發(fā)射出具有該能量差的可見光，由此而發(fā)射出的光呈現(xiàn)一定的顏色。 具螢光性寶石只要在外加能量連續(xù)作具螢光性寶石只要在外加能量連續(xù)作用下，就能連續(xù)發(fā)射某種可見光。用下，就能連續(xù)發(fā)射某種可見光。 2021-10-1544在廣州炒賣的夜明珠常見夜明珠的常見夜明珠的造假造假手段手段：1.1.表面涂熒膜表面涂熒膜2.2.人工膠合瑩人工膠合瑩石石3.3.強放射源照強放射源照射。射。夜明珠20

17、21-10-1545例子：紅寶石熒例子：紅寶石熒光產(chǎn)生的機理：光產(chǎn)生的機理：CrCr離子吸收能量后，離子吸收能量后，電子由能級電子由能級 A A躍到能躍到能級級C C、D D時吸收能量而時吸收能量而產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。一般來說，當電子遷一般來說，當電子遷回能級回能級A A時，并不直時，并不直接到達，而是先到達接到達，而是先到達能級能級B,B,此時發(fā)出的紅此時發(fā)出的紅外線能量，所以是不外線能量，所以是不可見的。當從能級可見的。當從能級B B遷回到能級遷回到能級A A時，發(fā)時，發(fā)射的能量相當于紅光。射的能量相當于紅光。用可見光照射紅寶石和紅色用可見光照射紅寶石和紅色尖晶石時，都能產(chǎn)生紅色熒尖晶石時，都

18、能產(chǎn)生紅色熒光。這種特征可用來鑒定紅光。這種特征可用來鑒定紅寶石和紅色尖晶石。寶石和紅色尖晶石。2021-10-1546熒光的應用：熒光的應用： 大多數(shù)鉆石在大多數(shù)鉆石在X-X-射線照射下都發(fā)藍射線照射下都發(fā)藍- -白色的光，這種光不如其他輻射所產(chǎn)生白色的光，這種光不如其他輻射所產(chǎn)生的熒光那么壯觀，但持續(xù)性較好。的熒光那么壯觀，但持續(xù)性較好。 在鉆石開采中，根據(jù)這一現(xiàn)象從精在鉆石開采中，根據(jù)這一現(xiàn)象從精礦中回收鉆石。在礫石和鉆石的混合物礦中回收鉆石。在礫石和鉆石的混合物中通過中通過X-X-射線束。鉆石發(fā)出熒光、光線射線束。鉆石發(fā)出熒光、光線脈沖激發(fā)一個開關，使得鉆石離開礫石，脈沖激發(fā)一個開關，使得鉆石離開礫石，并落在一個容器中。并落在一個容器中。2021-10-1547寶石的熒光色顏色顏色2021-10-1548顏色顏色寶石的熒光色2021-10-1549磷光磷光: : 指輻射源關閉后具熒光物質繼續(xù)發(fā)光的指輻射源關閉后具熒光物質繼續(xù)發(fā)光的現(xiàn)象。除例外，一般持續(xù)時間不超過現(xiàn)象。除例外，一般持續(xù)時間不超過5 5秒