① 一组针管状包体密集而平行的排列
② 琢磨的弧面型宝石底面平行于包体的方向,针状矿物,管状矿物,细长片晶
金绿宝石中含有大量的针管状包体,当这些针管状包体平行而密集的排列,加工取向正确时,在垂直于包体方向会产生一条亮带。
具有猫眼效应的宝石有金绿宝石、碧玺、绿柱石、石英、磷灰石、方柱石、红柱石等,其中以金绿宝石猫眼效果最佳,
金绿宝石有猫眼效应的,可直接称为猫眼,这是唯一一种无须注明矿物而直称猫眼的宝石。而能提供猫眼的其他一些宝石如石英(包括虎睛石)和碧玺,应描述成石英猫眼、碧玺猫眼等。
星光效应:琢磨成弧面型的某些宝石表面,在点光源下有通常为4或6道,极个别为12道星状光线的效应。星光至少是由几组(至少是2组)定向排列的针管状包体对光的反射所造成的。
例如:刚玉三组平行排列的包裹体分别于三个横晶轴所在的平面,彼此以120度角相交。当宝石切磨成弧面型且与其底面平行于这三组包裹体所在的平面时,光从宝石内部的每组包裹体反射,导致三条相交的反射光带,在表面显示出六射星光效应。
形成条件:1)至少2个方向定向排列的密集的针管状包体。2)弧面型宝石底面平行于包体所在平面。
高拱顶可突出星光效应,天然星光宝石的底面可加工成深拱形以增加重量。
包体数量不足则不能显示星光,偶尔可从这些少量包体中反射处的光,叫丝光
能显示出星光效应的宝石有:红宝石、蓝宝石、铁铝榴石、尖晶石、透辉石、芙蓉石等。
偶尔在另一平面上出现第二套完整发育的内含物,分布在第一套三组针状体之间,这时宝石琢磨成弧面型以后,将出现罕见的12射星光。
天然刚玉的星光发散,发自深部,有宝光;合成星光刚玉星线细直,附在表面,无宝光。
晕彩(变彩):一种干涉和衍射效应,指光线从薄膜或从opal所持有的结构中反射出,经过干涉或衍射作用而产生的颜色或一系列颜色。
干涉:当2组相同波长的光线,沿同一路径传播时,2条波同相位时被加强,异相位时被减弱(抵消)。 晕彩可分为单色变彩和多色变彩。 使用白光时宝石材料的干涉看得最清楚。
白光发生干涉:
不同波长的光有不同的光程差;
有的波长加强,有的波长抵消——形成颜色。
干涉的条件:
1.相同波长的2束或多束光波 2.沿同一路径传播 例如:
单色变彩:如月光石,单色变彩为蓝色。当光线进入月光石宝石时,由于内部细小的出溶体对光线的衍射造成的定向辉光。
只有澳大利亚的蛋白石(欧泊)变彩。
被称为衍射光栅的由人工制作的一组细长或狭缝被用于产生光谱,它可用于宝石检测。 月光石
? 半透明的乳浊状外观叫乳光效应
? 月光石内部微细结构对光引起散射出现的光学现象
月光石效应:月光石内部超细互成对光的干涉形成淡蓝色变彩,当转动宝石可见光彩转动 衍射: ? 从点光源发出的光波,通过一大小与光波长相近的狭缝时,其直线传播方向发生改变现象(线射) ? 条件:1)点光源,狭缝与波长相近,绕射-折射-不同波长分开-形成光谱色。2)现象:变彩。
欧泊的等大的SiO2小球规则排列,形成立体光拦导致衍射,形成色斑。
欧泊内部结构:
多色变彩:在欧泊中,二氧化硅球体之间的空间提供了细小的孔隙并产生明亮的晕彩色。是从极小和规则排列的结构或包裹体衍射。二氧化硅球体的直径只有200-300纳米,它们之间的孔隙在尺寸上与光的波长为同一数量级。当一些白光光线穿过三维结构时将发生干涉。不同的欧泊样品中球体的大小不同,所产生的颜色范围也不同,球体直径为300nm形成七色色斑;球体直径为150-200nm,形成蓝、蓝绿色色斑;球体太大或太小不能形成衍射。当转动宝石时就会出现多种颜色。
光泽 光学效应 材料表面光滑 薄膜反射或衍射而发生的干涉作用 晕彩 光学效应 材料表面光滑 材料表面反光的能力和特征
砂金效应:(星彩或日光石效应)片状包裹体对光的反射而形成闪闪发光的现象称为砂金效应。
? 日光石含大量的橙色赤铁矿小薄片的长石 ? 东陵玉含大量绿色铬云母片的石英岩
? 金星石是玻璃中含有铜片,也称“砂金石”颜色有黄褐色,暗蓝色
变色效应: 宝石在日光和白炽灯下观察,出现截然不同的两种颜色,日光下呈现绿色,白炽灯下呈红色。
原因:一种由于入射光波长改变而使宝石呈现不同颜色的光学效应称为变色效应。对光的选择性吸收是宝石呈色的基本原因。但由于入射光的改变,有些宝石会呈现不同的颜色。
例如:变石,它是金绿宝石的一个亚种,在日光下呈绿色,烛光下呈红色。这是因为变石含过渡族元素Cr。Cr元素在红宝石中形成红色,在祖母绿中形成绿色,而在变石中Cr元素需要的能量正好处于红色和绿色中,因此宝石的颜色取决于所观察的光源。变石在绿光充足的日光下呈绿色,在红光充足的烛光中呈现红色。
变色效应产生的必备条件:宝石的可见光吸收谱中存在着两个明显相间分布的色光透过带,而其余光均被较强吸收透射光的波长与透射强度成正比。
变色效应不仅在天然变石中发生,还产生在合成变石和合成刚玉仿变石中。合成刚玉仿变石在日光下呈灰蓝色,白炽灯下紫红色,它是由过渡族元素钒(+铬)致色的。
只有金绿宝石中具变色效应的变石才能直称为变石。其他的如刚玉、石榴石、尖晶石等只能称为变色刚玉、变色石榴石、变色尖晶石等。
异同点 猫眼效应 星光效应 星彩效应 相同 不同 特点 加工 包体 亮带 特殊光学效应 加工成弧面型 一组平行排列针管状包体 当光线照射时因反射作用而产生一条随着光线而移动的亮带 特殊光学效应 加工成弧面型 两组以上相互垂直排列的针管状包体 当光线照射时因反射作用而产生两条以上随着光线而移动的亮带,四射或六射,中心常有“宝光” 特殊光学效应 加工成弧面型 大量的赤铁矿呈片状分布 当光线照射时因反射作用而闪闪发亮。这种现象也称为砂金效应。 举例 金绿宝石、碧玺、绿柱石、石英 红宝石、蓝宝石、铁铝榴石、尖晶石、芙蓉石 日光石、黑曜岩、砂金石(玻璃仿制品) 八、宝石鉴定仪器
折射仪:
折射仪是宝石鉴定中获取信息最多,且可定量测定的一种重要的鉴定仪器。 原理 全内反射:光线从光密介质进入光疏介质时,折射线偏离法线方向,折射角大于入射角,当折射角为90°时的入射角称为临界角。所有大于临界角的入射光线不能进入第二种介质而在原介质内发生反射。
遵循反射定律:入射角=反射角 工作原理:
折射仪的工作原理是建立在全内反射的基础上。该仪器是测量宝石的临界角,并将读数直接转换成折射率值。
产生全反射的条件:
1.折射仪的高折射率棱镜必须为光密介质 2.待测宝石为光疏介质
3.接触液使棱镜与待测宝石之间形成良好的光学接触 附件 1) 光源:标准的黄光源,589.5nm(用黄光二极管或黄色滤色镜可获得标准光源) 2) 接触液:宝石与棱镜之间形成光学接触,实验室通常用2种折射率的接触液。(RI1.79和RI1.81)
所测的宝石的折射率小于接触液的折射率
3) 偏光目镜:有效广场阴影边界和判定双射律过小的宝石
操作方法:
1. 用酒精清洗宝石和棱镜
2. 在折射仪棱镜上点一滴接触液(直径约2mm为宜),使用钠光照明,可见油的阴影边界
3. 将宝石的待侧面放在金属测台上,用食指将宝石推上棱镜,浸油使宝石和棱镜之间形成良好的光
学接触
4. 眼睛靠近目镜可观察阴影区和明亮区并读数,读数保留小数点第三位。测试时按顺序转动宝石
360°进行观察和读数
现象及解释:
1. 单阴影边界:单折射宝石,等轴晶系以及非晶质的玻璃,塑料 2. 双阴影边界:转动宝石观察
① 两条均不动的阴影边界:一轴晶宝石
② 一条移动,一条不动的阴影边界:一轴晶宝石及二轴晶宝石的特殊切面 ③ 2条都移动的阴影边界:二轴晶宝石
3. 负读数:宝石的折射率数值超出折射仪可测范围,光标尺上未见阴影边界
4. 测宝石在折射仪上转动360°时始终只有一条阴影边界(固定不变),说明该宝石为各向同性宝石
(单折射宝石)。 5. 待测宝石在折射仪上转动360°时,出现两条阴影边界,一条阴影边界固定不变,另一条发生移动,说明该宝石为一轴晶宝石。如动值为大值,则为一轴晶正光性宝石;如动值为小值,则为一轴晶负光性宝石。
6. 待测宝石在折射仪上转动360°时,两条阴影边界都移动,说明该宝石为二轴晶宝石。如高值移动
超过中间值,说明β值接近α值为二轴晶正光性;如低值阴影边界移动超过中间值,说明β值接近γ值为二轴晶负光性。 光性和轴性的确定:
1. 一轴晶宝石:2个主折射率 Ne和No。当Ne>No(正光性),Ne 仪上不动阴影边界为常光折射率No,移动阴影边界为非常光折射率Ne,读其最大成最小值 2. 二轴晶宝石:3个折射率Ne,Nm和Np。Ng-Nm>Nm-Np(正光),Ng-Nm 折射仪标尺上高值边界移动范围明显大于低值边界移动范围为正光性,反之为负光性。2个阴影边界移动范围大小不易判断时,无需确定光性 3. 特殊方向的切面:(一轴晶:光轴垂直于待测刻面时,2条不动的阴影边界)(二轴晶:一条主折 射率的震动方向垂直于待测刻面时出现一条移动,一条不动的阴影边界,换刻面再试) 点测法: 1) 清洗棱镜和宝石 2) 在金属台上点一滴接触油 3) 手持宝石,用弧面或小刻面接触金属台上的接触油,以油滴直径为0.2mm为宜 4) 将沾有油滴的宝石轻置于棱镜中央 5) 眼睛距目镜25-45cm,平行目镜前后移动头部 6) 观察油滴半明半暗交界处,读数并记录,读数保留小数点后两位 点测法(远视技术法):针对弧面型和刻面较小的宝石(注意光标尺上的出现的椭圆形的阴影图案,当该图案出现半明半暗时,其明暗分界线所对应的刻度值为待测宝石的近似折射率。 主要用途 ? 鉴定宝石,可测定RI1.35-1.81之间宝石的折射率值 ? 可测定宝石的双折射率(DR),DR的准确测定对区分折射率值范围重叠的宝石尤为重要 ? 确定宝石的轴性,如一轴晶、二轴晶和各向同性(等轴晶系、非晶质);确定宝石的光性符号, 如各向异性宝石的正光性和负光性 ? 测定宝石的近似折射率值,利用点测法可测得弧面型宝石、雕件、小刻面宝石和抛光不好的宝石的近似折射率值。如特殊光学效应的宝石、多晶质宝石等。 注意事项 1. 双折射率过大的宝石易误为单折射宝石(如菱锰矿RI:1.58-1.84)(菱锌矿RI:1.62-1.85) 2. 某些二轴晶宝石的特殊方向切面,其阴影边界的移动情况于一轴晶宝石相似 3. 二轴晶宝石的假一轴晶现象:当Ng与Nm或Nm与Np差值过小时,其阴影边界的移动现象类似于

