[GEM] 第四章 【寶石顏色】

第一節 【寶石顏色的呈色機理】。。。
一。 致色元素。。。
化學元素中,有些元素的氧化物和水合物帶有顏色,這些元素主要屬於,元素週期表的過渡元素和鑭系元素,被稱為致色元素。主要有鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、稀土等。
但是,有些非致色元素,在特定的分子結構中會產生顏色,同樣,致色元素在不同的分子結構,具有不同的致色作用, 例如:紅寶石中的3價鉻,導致紅色,祖母綠中的3價鉻,導致綠色。
當致色元素的化合價不同時,產生的顏色不一樣。 例如,鈣鐵榴石中的3價鐵,導致淺黃色,鐵鋁榴石中的2價鐵,導致深紅色。過渡元素致色作用的機制,可用各種物質結構的理論來解釋。
二。 色心。。。
色心是一種能導致物體產生顏色的晶格缺陷;可以分為,電子色心和空穴色心兩類。
1。 電子色心。電子佔據了陰離子空位時所產生的色心。也可認為,電子被捕獲,並佔據了通常情況下,本不應有電子存在的位置時,就形成了電子色心。
2。 空穴色心。由於陽離子缺失而相應產生的電子空位。也可認為,一個本該存在電子的位置上,缺少一個電子,留下一個「空穴」,和一個能吸收光的未配對的電子,這種缺陷稱為「空穴」色心。
色心是某些寶石種的主要致色原因,如螢石、紫晶、煙晶、藍色托帕石和鑽石等。
色心和致色元素的最大區別是,色心形成的顏色在一定條件下(如高溫),會由於晶格缺陷的變化或者消失,而改變色心的性質,致使顏色發生改變或者褪色,稱為色心轉移和漂白。這種機制在寶石的顏色改性處理中發揮很大的作用。。。
三。 物理呈色。。。
由於光的干涉、衍射、色散、散射和反射等物理現象導致的顏色,它常常疊加在寶石體色上,進一步增加寶石顏色的美麗和神秘。如歐泊的變彩、日光石的褐紅色反光、鑽石的火彩等。。。
四。 寶石顏色的成因分類。。。
1)自色寶石。致色元素以寶石的主要成分出現的稱為自色寶石,如菱錳礦的粉紅色是由成分中的錳元素致色;橄欖石綠色由成分中鐵元素致色。
2)它色寶石。致色元素以微量元素的形式出現的稱為它色寶石,如剛玉,當成分純淨時無色,當含微量元素3價鉻時形成紅色,稱為紅寶石;當含微量鐵和鈦元素時形成藍色,稱為藍寶石。
3)色心致色寶石。由電子色心或者空穴色心致色的寶石。如紫晶為電子色心致色,受到加熱後會轉變為黃色,成為黃水晶,進一步加熱,會退色成無色。
4)物理色。由於光的物理現象造成的顏色,有些人也稱之為假色,表示不是選擇性吸收造成的顏色。。。
五。 解釋寶石致色機制的理論。。。
除了物理呈色,寶石顏色的形成機制,可以用各種物質結構的理論來解釋,目前常用的,對顏色現象的解釋,具有成效的理論有。晶體場理論、配位場理論、分子軌道理論、能帶理論等。。。

第二節 【寶石的物理性質】。。。
物理性質1。光澤。。。
1。定義:光澤是指寶石表面和表層對光的反射能力,取決於寶石的折射率大小、表面的拋光程度和表層結構。
2。光澤的類型:
類型1:金屬光澤。 由鉑、金、銀、銅等金屬,以及黃鐵礦等金屬礦物的拋光表面,所顯示的非常強而明亮的光澤。。
類型2:半金屬光澤。 呈弱的金屬狀的光澤。有些寶石品種,如辰砂、烏剛石和黑色閃鋅礦具有半金屬光澤。。
類型3:金剛光澤。 光在寶石表面反射出較強的光亮,如鑽石所顯示的明亮光澤。。
類型4:亞金剛光澤。 鋯石和翠榴石等高折射率寶石所顯示的明亮光澤。。
類型5:玻璃光澤。 大多數寶石的表面反射出的光澤,都在此範圍內。根據折射率的大小,和寶石拋光面上反射光的明亮程度,劃分為強玻璃光澤和玻璃光澤。例如石榴子石族、剛玉族和金綠寶石等為強玻璃光澤 ;祖母綠、碧璽、水晶和橄欖石等,折射率較低的寶石為玻璃光澤。。
類型6:油脂光澤。 在一些顏色較淺,具玻璃或金剛光澤的寶石的不平坦表面上,所見到的類似油脂表面的反光。如鑽石的原石表面具油脂狀的光澤。。
類型7:蠟狀光澤。 在一些半透明或不透明、低硬度的隱晶質或非晶質塊狀集合體表面,所呈現的一種,類似於石蠟表面的反光,如塊狀葉蠟石、綠松石。。
類型8:珍珠光澤。 珍珠具有的平行薄層結構,導致從表面和近表面的晶質層反射光,發生干涉作用,造成輝光,稱為珍珠光澤。一些寶石的解理面顯珍珠光澤,這是因為,緊靠表面下方的初始解理面引的。。
類型9:絲絹光澤。 虎睛石、木變石、石膏和孔雀石等,一些具有纖維構造的寶石,形成絲綢般的光澤,被描述為絲絹光澤。
類型10:樹脂光澤。 琥珀等有機寶石,因折射率低、硬度低而顯示的較弱的光澤。。
類型11:土狀光澤。 呈粉末狀或土狀集合體的礦物或材料,其表面光澤黯淡如土,如壽山石尚未拋光的表面。。

物理性質2。透明度。。。
1。定義:光線穿透物體的難易程度成為透明度。透過的光強和入射的光強的比值稱為透射率。
2。透明度的類型:根據透光程度分為透明、亞透明、半透明、微透明和不透明。。。

物理性質3。火彩。。。
1。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象,稱為火彩。
2。影響因素:1。色散率。色散率越大,火彩越強。
例如,鑽石色散值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。按照色散率的數值,將寶石的色散劃分為高、中、低三種類型。絕大多數寶石的色散率多 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,也是鑒別特徵之一。
影響因素2。切工。寶石的火彩還取決於寶石的琢型,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。
影響因素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。。。

物理性質4。多色性。。。
1。定義: 非均質的彩色寶石從不同方向觀察、或者不同振動方向的偏振光,具有不同顏色的現象稱為多色性,它包括二色性和三色性。根據不同方向性顏色變化的明顯程度,劃分為強變化、明顯變化、弱變化和 無變化。
2。多色性的類型:
類型1。 二色性。 一軸晶寶石,由於一軸晶寶石只有No和Ne兩個特徵偏振光,No為正常光垂直C軸振動;Ne為異常光平行C軸振動。如果寶石有多色性,No和Ne的顏色就有區別。例如紅寶石正常光為紅色,異常 光為橙色。
類型2。 三色性。 二軸晶寶石,由於二軸晶寶石有Np、Nm和Ng三個振動方向互相垂直的特徵偏振光,每一個特徵的偏振光都有可能具有不同的選擇性吸收,形成三種顏色,常稱為三色性。如變石的三色性為紅 、綠和黃色。但是,二軸晶彩色寶石也可以只有二色性,甚至沒有多色性。
3。多色性的意義。 某些寶石種顯示不同的多色性,對鑒定寶石有幫助;顯示多色性的寶石,必定具有雙折射,可確定為雙折射寶石,如果測定寶石具有三向色性,則可以確定該寶石屬於二軸晶。。
寶石加工中,具有多色性的寶石加工中,必須正確取向 ,如紅、藍寶石加工中,頂刻面必須垂直C軸方向,方可顯示最好的顏色,需要通過觀察多色性決定檯面的方向。。。

物理性質5。寶石的特殊光學效應。。。
光學效應-1。貓眼效應 。。
由於密集的平行排列的內含物,對平行光線反射形成的,縱貫弧面型寶石表面的明亮光帶。
寶石具備以下兩個條件時,便可產生顯著的貓眼效應。
條件1。具有一組平行且密集的內含物,通常是管狀或針狀體。
條件2。弧面形寶石的底面與針狀包體平行。
具有貓眼效應的寶石有,金綠寶石、碧璽、綠柱石、磷灰石、石英、方柱石、紅柱石等,其中,以金綠寶石產生的貓眼效果最佳,導致貓眼成為金綠寶石貓眼的專用名稱。貓眼效應要用平行光照射,才能觀察得最 好。。。

光學效應-2。星光效應 。。
由於密集的多組定向排列的內含物對光的反射,在弧面型寶石的表面形成4或6道星狀光帶的現象。
形成星光效應的兩個條件:
條件1。寶石具有至少兩個方向定向排列的密集的內含物,通常是針狀包裹體;
條件2。弧面型寶石的底面與針管狀包體平行,或者弧面型寶石的底面的法線,平行於多組針管狀包體的角平分線。
具有星光效應的寶石有,紅寶石、藍寶石、鐵鋁榴石、尖晶石、透輝石、芙蓉石等。
星光紅寶石中含有三組,分佈在垂直C軸的面網上以60°角相交的針狀金紅石包體,當寶石琢磨成弧面型,且底面與這些包體的平面相平行時,就會產生6道星光效應。
尖晶石和貴榴石,可以含有三組互相垂直的金紅石針,如果弧面型的底面和其中的兩組平行,就形成四射星光,如果弧面型底面的法線,於三組金紅石針的角平分線平行,就形成六射星光。有時在同一寶石上的 不同方向,可見六射和四射星光。
如果紅、藍寶石含有的針狀包體數量不足,但是,還能顯示出較弱的不完整的光帶,稱之為絲光。絲光影響紅寶石的品質,需要通過熱處理來消除。。。

光學效應-3。變彩和暈彩。。
由於光的干涉或者衍射作用形成的顏色。如果形成多種顏色稱為變彩,如果只形成一種飽和度不高的顏色稱為暈彩。
形成變彩和暈彩效應的兩個條件:
條件1。寶石必須具有規則的微觀結構,例如歐泊中二氧化硅球體構成的三維衍射光柵;變彩拉長石中定向排列的鈉長石出熔體、珍珠的層狀文石晶體形成的薄層狀構造。
條件2。結構的尺寸必須滿足可見光的衍射條件,例如,歐泊中二氧化硅球體的直徑,應在200至400納米。。
有些變彩或者暈彩具有方向性,只有寶石的弧面的底面和微層狀結構平行時,才能展現變彩或者暈彩。月光石、拉長石、貝殼等都具有這種特點。。。

光學效應-4。砂金效應。。
寶石中定向排列的片狀包裹體,對光線的鏡面反射形成的閃光現象。。
形成砂金效應的兩個條件。。
條件1。片狀定向排列的包體。。
條件2。片狀包體要有平滑的表面,最好還具有金屬光澤,如日光石中的赤鐵礦小薄片,人造砂金石中的銅晶體。。。

光學效應-5。變色效應。。
在日光和燈光下觀察寶石,出現截然不同的兩種顏色,日光下呈現冷色調(典型的為綠色),燈光下呈現暖色調(典型的為紅色)的現象,例如變石在日光下呈綠色,在燈光下呈紅色。。
變色效應成因的最佳解釋是,一種顏色的平衡。以變石為例,變石對可見光的選擇性吸收,造成透過寶石的綠光和紅光達到平衡,如果光源的紅光成分較多,寶石就呈現紅色,光源的藍綠光多,就呈現綠色。。。

物理性質6。發光性。。
寶石在各種外來激發源(高溫加熱除外)的激發下發出可見光的現象。。
發光性的機制很複雜,總體上可以認為是,被激發到高能級的價電子,在回到基態時,以可見光的形式釋放出能量。。
寶石常用紫外線、高能電子和X-射線為激發源,相應的發光,成為紫外螢光、陰極發光和X螢光。。
螢光是指寶石在激發源消失時,發光現象也隨之消失的發光現象;磷光是指寶石在激發源消失時,還能在較長一段時間內繼續發光的現象 。。
發光性的意義。寶石的發光性可用來鑒定寶石,在寶石鑒定中為一種輔助鑒定方法。其中最快速、最方便、最經濟的儀器為紫外螢光儀。。
寶石的紫外螢光檢測可幫助識別合成寶石、處理寶石。例如天然藍寶石無螢光,合成藍寶石有微弱螢光;翡翠沒有螢光,由強螢光的翡翠一定經過處理;群鑲鑽石,LW下發出的螢光強度和螢光的顏色有差異,而群鑲鑽石仿製品的螢光顏色,和強弱較為均勻。。。

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