I-2寶石的物理學(xué)基礎(chǔ)II

1、2021-10-1512021-10-1521.星光效應(yīng)星光效應(yīng)2.貓眼效應(yīng)貓眼效應(yīng)3.變彩效應(yīng)變彩效應(yīng)4.月光效應(yīng)月光效應(yīng)5.變色效應(yīng)變色效應(yīng)6.砂金效應(yīng)砂金效應(yīng)（八）特殊光學(xué)效應(yīng)（八）特殊光學(xué)效應(yīng)2021-10-1531.星光效應(yīng)星光效應(yīng)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(lán)藍(lán)寶寶星星光光紅紅寶寶星光效應(yīng)常見于紅寶石和藍(lán)寶石常見于紅寶石和藍(lán)寶石 2021-10-154星光寶石星光寶石 星光效應(yīng)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(yīng)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(duì)光的2021-10-157星光效應(yīng)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(yīng)貓眼效應(yīng) 機(jī)理：機(jī)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?yīng)貓貓眼眼石石常見礦物：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(yīng)的寶石 序序號(hào)號(hào)2021-10-1512變彩效應(yīng)3.變彩效應(yīng)變彩效應(yīng) 光從某些特有的結(jié)構(gòu)反射出時(shí)，由光從某些特有的結(jié)構(gòu)反射出時(shí)，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(hào)序號(hào)可顯示變彩的寶石2021-10-15164.月光效應(yīng)月光效應(yīng) 寶石內(nèi)部的包體或結(jié)構(gòu)特征反射出的光寶石內(nèi)部的包體或結(jié)構(gòu)特征反射出的光所產(chǎn)生的一種漫反射效應(yīng)稱月光效應(yīng)。

4、如：所產(chǎn)生的一種漫反射效應(yīng)稱月光效應(yīng)。如：月光石是由折射率稍有不同的正長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)月光石是由折射率稍有不同的正長(zhǎng)石和鈉長(zhǎng)石平行交叉的超微細(xì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生漂浮狀的淡石平行交叉的超微細(xì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生漂浮狀的淡藍(lán)色或白色光彩。藍(lán)色或白色光彩。 序號(hào)序號(hào)2021-10-1517橙色、藍(lán)色月光石橙色、藍(lán)色月光石乳光乳光2021-10-15182021-10-15195.5.變色效應(yīng)變色效應(yīng) 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(yīng)，常用日光和白熾燈兩種光源進(jìn)行觀象稱為變色效應(yīng)，常用日光和白熾燈兩種光源進(jìn)行觀察。察。如變石。在鎢絲燈光或燭光中與紅光相當(dāng)?shù)哪芰?/p>

5、多，如變石。在鎢絲燈光或燭光中與紅光相當(dāng)?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(dāng)光遇到物質(zhì)拋光面發(fā)生反射時(shí)當(dāng)光遇到物質(zhì)拋光面發(fā)生反射時(shí), ,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(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)使光線發(fā)生偏光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)使光線發(fā)生偏離的現(xiàn)象。離的現(xiàn)象。 當(dāng)光從空氣斜射入水當(dāng)光從空氣斜射入水或玻璃中時(shí)，折射角或玻璃中時(shí)，折射角小于入射角小于入射角當(dāng)光從水或玻璃斜射當(dāng)光從水或玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射角入空氣中時(shí)，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(dāng)一條光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介當(dāng)一條光線從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)時(shí)，光線偏離法線折射，且折射角總質(zhì)時(shí)，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(dāng)入射角增大到足以使折射線沿兩當(dāng)

7、入射角增大到足以使折射線沿兩介質(zhì)之間的分界面通過(guò)時(shí)（即折射角為介質(zhì)之間的分界面通過(guò)時(shí)（即折射角為90度），則這個(gè)入射角稱為度），則這個(gè)入射角稱為臨界角臨界角。 當(dāng)入射角當(dāng)入射角臨界角時(shí)，則臨界角時(shí)，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(zhì)中。，并留在光密介質(zhì)中。 2021-10-1526光線在兩種介質(zhì)光線在兩種介質(zhì)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(chǔ)的基礎(chǔ)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(chǔ)上。寶石為光疏介

8、質(zhì)，的基礎(chǔ)上。寶石為光疏介質(zhì)，而折射儀中的玻璃棱鏡為光密介質(zhì)。而折射儀中的玻璃棱鏡為光密介質(zhì)。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(dāng)一個(gè)物質(zhì)的當(dāng)一個(gè)物質(zhì)的RIRI與另一個(gè)物質(zhì)的與另一個(gè)物質(zhì)的RIRI對(duì)比對(duì)比時(shí)，我們常將真空作為一個(gè)介質(zhì)，將其常數(shù)時(shí)，我們常將真空作為一個(gè)介質(zhì)，將其常數(shù)定位定位1 1，即折射率為，即折射率為1 1。實(shí)踐中，通常用空氣。實(shí)踐中，通常用空氣作為標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)，它的作為標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)，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(shè)計(jì)和加工過(guò)程中，充分利用寶石的折射式設(shè)計(jì)和加工過(guò)程中，充分利用寶石的折射率。如對(duì)金剛石的加工，標(biāo)準(zhǔn)的鉆石冠部角率。如對(duì)金剛石的加工，標(biāo)準(zhǔn)的鉆石冠部角度應(yīng)是度應(yīng)是34343030，亭部角度應(yīng)是，亭部角度應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)寶石折射儀上在標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于鉆石，對(duì)于鉆石RI=2.4175,折射率折射率的測(cè)定用處不大。的測(cè)定用處不大。 鉆石極高的鉆石極高的RI 是導(dǎo)致成品鉆石的

10、反是導(dǎo)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(lán)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(lán)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(zhǎng)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(jié)晶質(zhì)： 內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)作規(guī)則排列，即具格子狀構(gòu)造。結(jié)晶質(zhì)在空間的有限部分稱為晶體。非晶質(zhì)： 內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)不作規(guī)則排列，即不具格子構(gòu)造。如玻璃。稱為非晶質(zhì)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(zhì)體均質(zhì)

13、體雙折射雙折射非均質(zhì)體非均質(zhì)體2021-10-1533折射折射均質(zhì)體寶石：均質(zhì)體寶石： 2021-10-1534非均質(zhì)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(zhǎng)）白光分解成它的若干組成色（若干波長(zhǎng)）之現(xiàn)象。當(dāng)一束白光透過(guò)物體的斜面（如玻璃之現(xiàn)象。當(dāng)一束白光透過(guò)物體的斜面（如玻璃棱鏡或?qū)毷毙∶妫?，通常產(chǎn)生彩虹光譜。棱鏡或?qū)毷毙∶妫?，通常產(chǎn)生彩虹光譜。有有時(shí)稱為時(shí)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(tuán)百年戴比爾斯

14、集團(tuán)百年紀(jì)念鉆石重紀(jì)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(dāng)?shù)墓馑鶞y(cè)得折射率的差）相當(dāng)?shù)墓馑鶞y(cè)得折射率的差值來(lái)表示。值來(lái)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(wú)，比所有其他天然無(wú)色寶石都高。許多合成無(wú)色寶石具有比鉆石更色寶石都高。許多合成無(wú)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(cè)到色散。因?yàn)椋@種寶石的數(shù)能觀測(cè)到色散。因?yàn)?，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(kù)里南庫(kù)里南1、2號(hào)號(hào)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(zhì)稱為射線等的照射下能發(fā)射可見光的性質(zhì)稱為發(fā)光性。發(fā)光性。 對(duì)寶石學(xué)家感興趣的兩個(gè)發(fā)光類型是對(duì)寶石學(xué)家感興趣的兩個(gè)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(zhì)受射線照射時(shí)發(fā)出可

16、見光的現(xiàn)象。機(jī)理機(jī)理：在外加能量照射下，寶石晶體結(jié)構(gòu)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(dāng)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(shí)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(dāng)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(qiáng)放射源照強(qiáng)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(jī)理：光產(chǎn)生的機(jī)理：CrCr離子吸收能量后，離子吸收能量后，電子由能級(jí)電子由能級(jí) A A躍到能躍到能級(jí)級(jí)C C、D D時(shí)吸收能量而時(shí)吸收能量而產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電子遷一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)電子遷回能級(jí)回能級(jí)A A時(shí)，并不直時(shí)，并不直接到達(dá)，而是先到達(dá)接到達(dá)，而是先到達(dá)能級(jí)能級(jí)B,B,此時(shí)發(fā)出的紅此時(shí)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(dāng)從能級(jí)可見的。當(dāng)從能級(jí)B B遷回到能級(jí)遷回到能級(jí)A A時(shí)，發(fā)時(shí)，發(fā)射的能量相當(dāng)于紅光。射的能量相當(dāng)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(shí)，都能產(chǎn)生紅色熒尖晶石時(shí)，都

18、能產(chǎn)生紅色熒光。這種特征可用來(lái)鑒定紅光。這種特征可用來(lái)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(yīng)用：熒光的應(yīng)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(lán)射線照射下都發(fā)藍(lán)- -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(guò)中通過(guò)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(gè)開關(guān)，使得鉆石離開礫石，脈沖激發(fā)一個(gè)開關(guān)，使得鉆石離開礫石，并落在一個(gè)容器中。并落在一個(gè)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(guān)閉后具熒光物質(zhì)繼續(xù)發(fā)光的指輻射源關(guān)閉后具熒光物質(zhì)繼續(xù)發(fā)光的現(xiàn)象。除例外，一般持續(xù)時(shí)間不超過(guò)現(xiàn)象。除例外，一般持續(xù)時(shí)間不超過(guò)5 5秒