寶石的物理性質(zhì)及外觀特征

寶石的物理性質(zhì)及外觀特征第一頁，共六十頁，2022年，8月28日第一節(jié)寶石的顏色特征一、寶石顏色的形成二、寶石顏色的描述方法三、寶石顏色的呈色機理第二頁，共六十頁，2022年，8月28日一、寶石顏色的形成一、顏色顏色是決定寶石名貴和價值高低的首要因素形成顏色要具備三個條件

（白）光源

反射或者折射時改變這種光的物體

接受光的人眼和解釋它的大腦

第三頁，共六十頁，2022年，8月28日二、寶石顏色的描述方法

寶石的顏色特征可以用色調(diào)、明度、飽和度三要素來描述第四頁，共六十頁，2022年，8月28日1.色調(diào)（色彩）（Hue）

指顏色的種類，彩色寶石的色調(diào)取決于光源的光譜組成和寶石對光的選擇性吸收；是彩色寶石間相互區(qū)分的特性，如紅色、綠色、紫色、藍色。色調(diào)與殘余光的波長有關(guān)，常用主波長表示。不同顏色的寶石其色調(diào)不同；而相同顏色的寶石，色調(diào)上也會有差異。

第五頁，共六十頁，2022年，8月28日2.明度（亮度）（Value）

指顏色的明暗程度，即光的強度或亮度。明度取決于寶石所反射或透射光的亮度。寶石對光的反射比或透射比越高，明度就越大。第六頁，共六十頁，2022年，8月28日3.飽和度（彩度Chroma）（Saturation)

飽和度是指顏色的純凈度或鮮艷度。取決于顏色中白光的含量或比例?；蛘哒f取決于寶石對可見光光譜選擇性吸收的程度?？梢姽夤庾V中各種單色光的飽和度最高，飽和度值為1，白光的飽和度最小，值為0。寶石顏色的飽和度是寶石的鑒別特征，也為彩色寶石顏色分級的依據(jù)。

第七頁，共六十頁，2022年，8月28日顏色的定性描述

通常對顏色的命名方法是將主色調(diào)放在后面，用顏色修飾詞描述次要的色調(diào)，如綠黃色、紫紅色等，把顏色濃度的修飾詞放在最前面，如淺黃綠色，淡藍紫色等。第八頁，共六十頁，2022年，8月28日顏色的定量描述顏色的定量描述可以采用色度學的三要素的數(shù)值，現(xiàn)在常用的一種方法是孟塞爾表色系統(tǒng)，在孟塞爾表色系統(tǒng)中將色調(diào)分為10種，分別用英文名稱的字頭表示：紅（R）、黃（Y）、綠（G）、藍（B）、黃紅（YR）、綠黃（GY）、藍綠（BG）、紫藍（PB）、紅紫（RP）。每種色調(diào)又細分為10個等級，分別從1-10；再對顏色的明度從暗到明亮分為0到10共11個等級。第九頁，共六十頁，2022年，8月28日三、寶石顏色的呈色機理寶石中最常見的致色元素有八種：鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅。致色元素鈦

Ti

釩V銅Cu鎳Ni鉻Cr鈷Co鐵Fe錳Mn第十頁，共六十頁，2022年，8月28日寶石中的致色元素自色寶石成分中主要元素使寶石致色它色寶石成分中的微量元素使寶石致色第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日1.自色寶石如橄欖石((MgFe)2SiO4)綠色由成分中的Fe元素致色。2.它色寶石如剛玉Al2O3，純凈時無色，含微量元素Cr時形成紅寶石；含微量元素

Fe、Ti時形成藍寶石。第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日自色寶石它色寶石致色元素寶石顏色致色元素寶石顏色Cr3+鈣鉻榴石綠色Ti4+藍錐礦藍色Mn3+錳鋁榴石橙色Ti4++Fe2+藍寶石藍色Mn3+薔薇輝石粉紅V3+綠色綠柱石綠色Mn2+磷錳礦紫色Cr3+紅寶石、紅尖晶紅色Fe2+橄欖石黃綠Cr3+祖母綠綠色Fe2+鐵鋁榴石暗紅Mn3+紅色綠柱石紫紅Cu1+綠松石天藍Fe2+海藍寶石藍和綠Cu2+孔雀石綠色Ni2+綠玉髓綠色Cu2+硅孔雀石藍綠Co2+合成藍色尖晶藍色第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日3.假色由于光的物理現(xiàn)象造成的顏色，表示不是選擇性吸收造成的顏色。寶石內(nèi)常存在一些細小的平行排列的包裹體、出溶片晶、平行解理等。它們對光的折射、反射等光學作用產(chǎn)生的顏色就是假色。假色不是寶石本身所固有的，但假色能為寶石增添許多魅力。第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日第二節(jié)寶石的物理性質(zhì)一、光澤二、透明度三、亮度四、火彩五、多色性六、寶石的特殊光學效應七、發(fā)光性第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日寶石的光學性質(zhì)礦物晶體的光學性質(zhì)主要是指光線穿過透明礦物晶體時，發(fā)生的光學現(xiàn)象，我們可以借助一些儀器觀察到這些光學現(xiàn)象光的折射光的反射光的雙反射等第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日N1(光蔬質(zhì))N2(光密質(zhì))當光波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時，其傳播速度和方向會發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫折射。光在入射介質(zhì)中的傳播速度與折射介質(zhì)中的傳播速度之比，等于入射角正弦與折射角正弦之比。即V1/V2=sini/sinr=N=N2/N1

當兩種介質(zhì)一定時，N為一常數(shù)，稱為折射介質(zhì)相對入射介質(zhì)的相對折射率。一、折射與反射第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日當光線從光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時光線偏向法線折射角小于入射角當光線從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時光線偏離法線折射角大于入射角第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日光在兩種不同介質(zhì)中速度的比值叫折射率，就是上面所說的相對折射率。即：

V1/V2=sini/sinr=N=N2/N1

如果入射介質(zhì)為真空（空氣），則N為折射介質(zhì)的絕對折射率，簡稱折射率。一般來說，光在真空中的傳播速度最大，由于光在空氣中的傳播速度與光在真空中的傳播速度幾乎相等，故通?？梢詫⒖諝庵械恼凵渎室暈?。嚴格說來空氣的折射率應為1.0003。而光在其它各種液體和固體介質(zhì)中的傳播速度總小于真空中的傳播速度，故晶體的折射率總大于1。1.折射率的概念第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日2.臨界角：光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。當折射角達到90°時，折射光線沿著界面?zhèn)鞑ニ璧娜肷浣欠Q為臨界角時，將發(fā)生全內(nèi)反射。光疏介質(zhì)光密介質(zhì)折射角=90°入射角=臨界角第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日3.全內(nèi)反射

當光線的入射角繼續(xù)增大，大于臨界角時，入射光不再發(fā)生折射，而是全部反射回入射介質(zhì)中，且遵循反射定律：反射角=入射角。這一現(xiàn)象稱為光的全反射。第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日二、偏振光1.偏振光自然光轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆獾淖饔梅Q為偏振化。僅在一個固定方向振動的光波稱為平面偏振光或偏振光第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日2.正交偏光

由兩個平面偏振濾光片組成，當兩個偏振片相互垂直振動時光無法通過，這是觀察時為全暗現(xiàn)象，也稱正交偏光。第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日三、折射率與雙折率觀察現(xiàn)象冰洲石下的繩子有兩個像雙折射玻璃下的繩子只有一個像單折射

思考：雙折射、單折射產(chǎn)生的原因要了解雙折射、單折射產(chǎn)生的原因，必須先知道“均質(zhì)體”和“非均質(zhì)體第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日

根據(jù)光學性質(zhì)不同，將寶石礦物分為均質(zhì)體和非均質(zhì)體。

均質(zhì)體和非均質(zhì)體第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日均質(zhì)體：等軸晶系和非晶質(zhì)寶石的光學性質(zhì)各方向相同稱為均質(zhì)體。如鉆石、玻璃等。均質(zhì)體只有一個折射率。光波在均質(zhì)體中傳播時，其振動特點和振動方向基本不改變。這一現(xiàn)象稱單折射。自然光A進入均質(zhì)體后仍為自然光，偏振光B進入均質(zhì)體后仍為偏振光，且其振動方向不改變。

均質(zhì)體和非均質(zhì)體第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日

非均質(zhì)體：中級晶族和低級晶族寶石的光學性質(zhì)隨方向而異稱為非均質(zhì)體。非均質(zhì)體的折射率值有多個。如紅寶石、橄攬石等。光波進入非均質(zhì)體寶石時，除特殊方向外，一般分解成振動方向互相垂直、傳播速度不等的兩束偏振光。這一現(xiàn)象稱雙折射。光波沿非均質(zhì)體的特殊方入射時不發(fā)生雙折射，這特殊方向為光軸方向。中級晶族寶石只有一個光軸方向，稱為一軸晶；低級晶族寶石有兩個光軸方向，稱為二軸晶。自然光在非均質(zhì)體中的傳播

均質(zhì)體和非均質(zhì)體第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日均質(zhì)體、非均質(zhì)體與晶系的關(guān)系及光在均質(zhì)體和非均質(zhì)體中的傳播特點均質(zhì)體—等軸晶系—單折射

(一個折射率)非光軸方向入射產(chǎn)生雙折射分解成振動方向互相垂直的兩束偏振光非均質(zhì)體

一軸晶(2個主折射率)

二軸晶(3個主折射率)自然光進自然光出偏振光進偏振光出三斜晶系單斜晶系斜方晶系三方晶系四方晶系六方晶系光軸方向入射：自然光進自然光出偏振光進偏振光出第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日折射率折射定律指出：對于任何兩種相接觸的介質(zhì)及給定波長的光來說，入射角的正弦與折射角的正弦之比為一個常數(shù)。這個比值稱為折射率，折射率是一個固定的比值，與可表示為光在空氣中的速度與某材料中的速度之比。即：光在空氣中的速度光在某材料中的速度折射率（RI）=第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日雙折射率

各向異性的寶石的雙折射率，用最大折射率值和最小折射率的差值來表示：

RI（大）-RI（小)=DR（雙折射率）如水晶1.553-1.544=0.009第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日相關(guān)知識

寶石的均質(zhì)性或非均質(zhì)性可用寶石鑒定儀器折光儀和偏光鏡檢測，用折光儀還可檢測非均質(zhì)體寶石是一軸晶或二軸晶第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日1.常見均質(zhì)體寶石有哪些？常見非均質(zhì)體寶石有哪些？2.哪些非均質(zhì)體寶石的雙折射率高(雙折率>0.03)，放大觀察雙折射率高的寶石可見什么現(xiàn)象？對于雙折射率高的寶石，切磨時一般怎樣定向？為什么？思考

學習探討、交流知識應用第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日(1)常見均質(zhì)體寶石有哪些？常見非均質(zhì)體寶石有哪些？均質(zhì)體寶石鉆石、石榴石、尖晶石、歐泊、螢石非均質(zhì)體寶石紅寶石、藍寶石、祖母綠、海藍寶石電氣石水晶鋯石等一軸晶二軸晶金綠寶石橄欖石黃玉月光石日光石透輝石堇青石等知識應用第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日

2.哪些非均質(zhì)體寶石的雙折射率高(雙折率>0.03)，放大觀察雙折射率高的寶石可見什么現(xiàn)象？對于雙折射率高的寶石，切磨時一般怎樣定向？為什么？

橄欖石、電氣石、鋯石、合成碳化硅的雙折率高，將這些寶石磨成刻面型，從一定方向觀察，可見底部刻面棱的重影，這“一定方向”為垂直光軸方向(No或Nm方向)，因為垂直光軸方向的切面上雙折率最大，一軸晶寶石垂直光軸的切面為Ne-No面；二軸晶寶石垂直光軸的切面為Ng-Np面。No(Nm)垂直光軸方向切面一軸晶二軸晶NeNoNgNp合成碳化硅重影知識應用第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日2.哪些非均質(zhì)體寶石的雙折射率高(雙折率>0.03)，放大觀察雙折射率高的寶石可見什么現(xiàn)象？對于雙折射率高的寶石，切磨時一般怎樣定向？為什么？光軸方向

切磨雙折射率高的寶石時，應將其臺面垂直光軸方向，這樣從臺面觀察寶石就不會看到底部刻面棱重影，寶石就顯得更清澈、透明。因為垂直光軸的切面為圓切面(如下圖)，各方向的折射率相等，光波垂直這種切面入射時，不產(chǎn)生雙折射。垂直光軸的切面一軸晶二軸晶NoNoNmNm知識應用第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日知識應用演示

將繩子放在冰洲石下，變換冰洲石角度，隨著冰洲石角度的變化，繩子兩個影像之間的距離會發(fā)生寬窄變化，轉(zhuǎn)動到某一方向時，繩子只有一個影像。當繩子的兩個影像分得最開時，壓在繩子上的面為Ne-No切面；當繩子只有一個影像時，壓在繩子上的面為圓切面(垂直光軸)。

關(guān)于冰洲石冰洲石即方解石晶體，菱面體晶形，三方晶系，一軸晶負光性，雙折率是0.172。第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日小結(jié)單折射—均質(zhì)體(一個折射率)—等軸晶系鉆石石榴石尖晶石歐泊螢石三方晶系四方晶系六方晶系電氣石、水晶、紅寶石

鋯石、方柱石綠柱石、磷灰石三斜晶系單斜晶系斜方晶系日光石黃玉金綠寶石橄欖石透輝石、月光石非均質(zhì)體

一軸晶(2個主折射率)

二軸晶(3個主折射率)正光性Ne>No負光性Ne<No正光性Ng-Nm>Nm-Np負光性Ng-Nm<Nm-Np非光軸方向入射產(chǎn)生雙折射第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日第二節(jié)寶石的物理性質(zhì)一、光澤二、透明度三、亮度四、火彩五、多色性六、寶石的特殊光學效應七、發(fā)光性第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日一、光澤

是指寶石表面和表層對光的反射能力，反射能力越大，光澤越強。光澤的強弱取決于寶石的折射率大小和寶石的拋光程度。第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日通常以折射率的大小把光澤分成四級：1.RI>3金屬光澤如：鉑、金、銀、銅2.2.6—3半金屬光澤如：烏剛石3.1.9--2.6金剛光澤如：金剛石4.1.3--1.9玻璃光澤第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日二、透明度

透明度指物質(zhì)透過光的強弱的一種表現(xiàn)量。吸收性強，透明度弱；吸收性弱，透明度強。第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日透明度透明鉆石紅寶石微透明軟玉岫玉不透明綠松石青金石半透明瑪瑙芙蓉石亞透明歐泊第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日（1）透明：

能完全清晰地透視其他物體。（2）亞透明：一般厚度下，能模糊地透視其他物體的輪廓。（3）半透明：一般厚度下，很難透視其他物體的輪廓。（4）微透明：一般厚度下，能透過光，但不能看出其他物體的輪廓。（5）不透明：基本上不透光，只有很薄的邊緣部分還可以透光。第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日三、亮度

寶石的亮度既取決于寶石本身使光充分傳播的能力，同時也取決于寶石使光充分反射的能力，所以最大的亮度取決于寶石總的透明度。亮度是指光線從已切磨成刻面型寶石的亭部小面反射而導致的明亮程度。第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日四、火彩1.色散：指白光照射到透明物體的傾斜平面時，分解成的組成色（波長）。2.色散率

物質(zhì)色散作用的強弱，可以用色散率來度量。色散率等于物質(zhì)在波長686.7nm的紅光下的折射率和波長430.8nm的紫光下的折射率的差值。這些特定的紅光和紫光分別是太陽光譜中B線和G線的波長。

第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日火彩定義:

刻面型寶石的色散作用使白光分解成形成五顏六色的閃爍光的現(xiàn)象，稱為火彩。

色散值越大，火彩越強第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日影響因素

:3個①色散率

色散率越大，火彩越強。如鉆石色散值0.044，為高色散寶石，按理想比例加工的圓多面形，在冠部小面可閃爍出橙黃色、藍色等顏色的火彩。按照色散率的數(shù)值，將寶石的色散劃分為高、中、低三種類型。絕大多數(shù)寶石的色散率多比較小，為低色散寶石，高色散寶石較少，因此，色散值高的寶石可以具有較好的火彩，也是鑒別特征之一。

第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日②切工

寶石的火彩還取決于寶石的琢型，尤其是冠部傾斜的刻面的角度和大小，正確的切工才能最大限度地展示寶石的色散作用形成的火彩。

切工對鉆石火彩的影響

第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日③體色

寶石如果有明顯的體色，會使火彩大為減弱，所以，只有無色或者很淺色的高色散率寶石才具有好的火彩。

第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日色散級別寶石色散值高色散

0.030以上金紅石

鉆石

鋯石(高型)0.280

0.044

0.039中等色散

0.020-0.030鎂鋁榴石

尖晶石

橄欖石0.022

0.020

0.020低色散

0.020以下紅、藍寶石

祖母綠

水晶0.018

0.014

0.013天然寶石色散值

第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日五、多色性多色性：是描述某些雙折射彩色透明寶石中看到不同方向性顏色的通用術(shù)語，它包括二色性和三色性。第五十一頁，共六十頁，2022年，8月28日2.二色性和三色性一軸晶寶石有兩個方向性顏色稱二色性；二軸晶寶石有三個方向性顏色，稱為三色性。第五十二頁，共六十頁，2022年，8月28日3.多色性的作用1）明顯級多色性，對鑒定有幫助；2）顯示多色性的寶石，必定具有雙折射；3）寶石加