宝石的特殊光学效应解析课件.ppt
2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,1,宝石的特殊光学效应,宝石中由于光的反射、折射、漫散射、干涉、衍射等特殊的光学现象而导致的一系列的光彩效应称为宝石的特殊光学效应。宝石的特殊光学效应是宝石评价的重要依据之一。学习重点是特殊光学效应的类型、定义、成因和评价原则。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,2,宝石的特殊光学效应,宝石的特殊光学效应按其成因被分为五大类：1.宝石包体对光的折射和反射；2.宝石结构对光的干涉和衍射；3.宝石对光的选择性吸收；4.宝石对光的色散效应；5.宝石结构对光的漫反射。具体的品种如下：,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,3,宝石的特殊光学效应,猫眼效应在定向琢磨的弧面形宝石的表面，出现横跨宝石、并可随宝石转动而游动的光带这一现象，称为猫眼效应。它由宝石包体对入射光的定向折射、反射所致。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,4,宝石的特殊光学效应,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,5,宝石的特殊光学效应,猫眼效应产生的条件 1.宝石内部存在大量细小、密集、平行排列的纤维状、针状气、液、固相内含物（包裹体），或晶体生长过程中留下的管状负晶，或晶体的一些片晶、定向解理等；,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,6,宝石的特殊光学效应,2.琢磨宝石时，底面平行于包体的方向；3.宝石应琢磨成长轴与猫眼线方向平行的椭圆弧面型。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,7,宝石的特殊光学效应,猫眼效应产生的机理如图所示，S面为包含包裹体NM、并垂直猫眼“眼线”的弧面形宝石的纵切面。来自光源的光线照到宝石上时将发生以下几种情况：,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,8,宝石的特殊光学效应,1.沿O点入射的光线，不发生折射而直接进入宝石。2.沿a、b两点的入射光发生分解，部分光被折射进入宝石，遵循光从光疏进入光密介质时，向靠近法线方向折射的规律，从a、b两点进入宝石的折射光均偏向自己的法线方向。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,9,宝石的特殊光学效应,3.从a、b两点进入宝石的光抵达包体NM上的Ga、Gb两点时再发生分解，部分光被折射出NM面，另一部分光被反射回宝石的表面。4.受弧面弧度的影响，Ga、Gb两点入射光的入射角逐渐增大，因此Ga、Gb两点处的光反射角GbGa，反射光相交于一点。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,10,宝石的特殊光学效应,5.进入宝石另一侧a、b的光线同样可经反射并相交于同一点。宝石内平行排列的包体多时，包体产生的反射光在宝石表面相交点的轨迹便形成了猫眼的眼线。显然，宝石的弧度决定反射光能否交于一点，以及交汇点是否恰好在宝石表面。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,11,宝石的特殊光学效应,同时，由于空气的折射率值一定，因此反射光交汇点的位置还受宝石折射率值的影响。换言之，宝石的加工弧度应根据其折射率值来定，不同折射率值的宝石加工弧度不一样。一般来讲，宝石折射率越高，包裹体反射光的焦点平面越低。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,12,宝石的特殊光学效应,只有当宝石的高度与反射光焦平面的高度一致时，“眼线”才能表现为窄而亮。当宝石的高度低于反射光焦平面时，“眼线”将表现为宽而稀疏，且光带亮度降低。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,13,宝石的特殊光学效应,当宝石的底面与包体所在平面呈倾斜时，包体反射光的焦平面将向宝石的一侧移动。使宝石水平放置时，“眼线”位置不在正中。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,14,宝石的特殊光学效应,猫眼效应的评价原则1.眼线正、直、细、活，美感强；2.眼的颜色以蜂蜜状蜜黄色为佳；3.无缺陷，延伸性好；4.眼线与宝石反差大，清晰度高。注意：宝石越透明，眼线越不明显。能产生猫眼效应的宝石约20多种。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,15,宝石的特殊光学效应,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,16,宝石的特殊光学效应,星光效应星光效应简单来说就是两组以上的猫眼效应，因此可定义为：在定向琢磨的弧面形宝石的表面，出现横跨宝石、并可随宝石转动而游动的两条以上光带这一现象。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,17,宝石的特殊光学效应,星光效应,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,18,宝石的特殊光学效应,一般情况，三方、六方晶系的宝石可出现六射星光（三条光带相交），而等轴晶系、四方晶系、斜方晶系的宝石可出现四射星光（两条光带相交）。个别情况下，同一宝石中可出现两套星光，其中心位置也可错开，因此可看到八射或十二射星光。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,19,宝石的特殊光学效应,星光效应的评价原则1.各道星线交点居中为优质品，偏者则差；2.各道星线清晰、灵活、完整者为优质品，若出现星线模糊、缺腿、断腿者为劣品。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,20,宝石的特殊光学效应,星光与人造星光之识别外观上，星光由内部发出，线的交点较粗，不清晰，且常有一、二条稍短的光线(称之“短腿”或“缺腿”现象)，这是因为包体常会有一个方向发育不好所致。而人造星光的亮线细而长，交点清晰。从中心到边缘，亮线粗细均匀一致，人造星光显得呆板、欠灵活。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,21,宝石的特殊光学效应,星光,人造星光,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,22,宝石的特殊光学效应,金星或砂金效应定义：宝石表面或内部呈现许多星点状金光灿烂反光点的现象。成因：宝石内部含有反射率高，且呈星点分布的微细片状、鳞片状、粒状固体包体（如：小云母片、黄铁矿、小金属片Cu等）对光的反射作用所致。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,23,宝石的特殊光学效应,人造砂金石,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,24,宝石的特殊光学效应,变彩效应在宝石表面同时出现不同颜色的斑块，并随宝石转动，色斑闪现或闪变的现象，称为变彩效应。它由宝石特殊的内部结构对入射光干涉、衍射所致。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,25,宝石的特殊光学效应,欧泊,变彩拉长石,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,26,宝石的特殊光学效应,光的干涉简单来说，就是光传播中遇到某些特殊的结构（光栅）时，原来同步的光波之间，产生相位（光程）差，并当该差值符合一定规律时，某些波长的光因同相位而得到加强，那些呈异相位的光波则因相互抵消而消失，这就是光的干涉。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,27,宝石的特殊光学效应,变彩效应可因薄膜干涉作用导致。具有层状结构的物质，入射光既可直接在表面发生反射，又可以折射进入内部，遇到下一个层面时再反射这时，入射时同步的光波，反射时会因相位差而发生干涉。拉长石变彩就是薄膜干涉的结果。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,28,宝石的特殊光学效应,光波的薄膜干涉作用,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,29,宝石的特殊光学效应,干涉作用还可因衍射作用所致。衍射作用是干涉作用的一种形式。衍射是指当光从狭缝、细小孔洞等穿过时，所发生的光波发散现象。缝隙或孔洞越小，发散效应越显著，即衍射量越大。欧泊变彩即是衍射作用的结果。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,30,宝石的特殊光学效应,光的衍射作用,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,31,宝石的特殊光学效应,变彩效应的评价原则1.色彩全：同时出现七种色彩者为最佳品种。2.彩斑大：色斑越大越好，面状好于线状、好于点状。3.反差强：基底和色斑的反差大。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,32,宝石的特殊光学效应,珠光效应珍珠表面所呈现的七色晕彩现象，称为珠光效应。珠光效应同属光的干涉成因，由珍珠的圈层结构对光的薄膜干涉所致。珠光效应与变彩效应比，颜色的过渡更明显。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,33,宝石的特殊光学效应,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,34,宝石的特殊光学效应,珠光效应的评价原则以能照见物像为佳、弱者差、中等则一般。珍珠光泽的强弱与珍珠层厚度、组分、物相排列的有序度有关，也与养殖时间长短、生长环境、贝蚌种类等有密切关系。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,35,宝石的特殊光学效应,月光效应弧面形月光石中呈现的一种波形浮光的现象，称为月光效应。月光效应同属光波干涉成因，是长石中成分和结构稍有差别的长石薄互层引起的薄膜干涉和散射的结果。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,36,宝石的特殊光学效应,月光效应评价原则1.月光状浮光居中为上，偏中则为下品；2.月光状浮光淡蓝色为优质，白色则次之。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,37,宝石的特殊光学效应,变色效应宝石的颜色随入射光光谱能量分布或入射光波长的改变而改变的现象称为变色效应。变色效应由宝石对光有针对地选择性吸收所致。具变色效应的宝石品种只有金绿宝石、石榴石及合成刚玉、尖晶石等。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,38,宝石的特殊光学效应,金绿宝石中的变石的变色效应,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,39,宝石的特殊光学效应,目前具变色效应的宝石，其效应均是在日光（或日光灯）下呈蓝绿-绿色，在白炽灯下呈紫红-红色。原因是它们均具可透过红光和蓝绿光，同时强烈吸收其它色光的性质。而人眼感觉均为白色的日光和白炽灯光，实际前者蓝绿波长较强，后者红波长较强。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,40,宝石的特殊光学效应,变色效应的评价原则强烈而明显，其颜色在日光下好坏为翠绿、绿、淡绿色，在灯光下好坏为红、紫红、粉红色，且纯度越高越好。亮度高，且越强越好，亮度中至弱时则差。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,41,宝石的特殊光学效应,火彩效应宝石将入射白光分解为单色光的现象称火彩。分解能力称火头或色散。火彩效应由宝石的色散性所导致。只有色散度高的宝石，才能呈现火彩效应。某一宝石的色散度指其分别对紫光和红光折射率值之差。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,42,宝石的特殊光学效应,色散及宝石的色散现象,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,43,中间是钻石，从1点钟位置起，依次是：萤石、石英、托帕石、合成蓝宝石、合成尖晶石、YAG、玻璃、GGG、锆石、CZ、铌酸锂、钛酸锶和合成金红石。,0.007,0.013,0.014,0.018,0.020,0.028,0.031,0.038,0.039,0.059,0.13,0.19,0.30,0.044,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,44,宝石的特殊光学效应,通常色散度在0.03以上的宝石，均有明显的火彩效应。常见有：锰铝榴石 0.027 钇铝榴石 0.028锆 石 0.039 铅 玻 璃 0.041金 刚 石 0.044 榍 石 0.051翠 榴 石 0.057 立方氧化锆 0.065钛 酸 锶 0.190 合成金红石 0.280 其中无色者火彩效应较明显。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,45,宝石的特殊光学效应,宝石被打磨成刻面型时，实际上就相当于一个多面棱镜，由于面的分割作用导致从不同面上透射出的色光不同。因此，具有火彩效应的宝石应加工成刻面型。优质的火彩效应能够呈现出色彩缤纷、耀眼闪烁。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,46,宝石的特殊光学效应,蛋白光彩或乳光效应在普通蛋白石表面所反射出如煮熟的蛋白一样光彩的现象称之。它由光线入射到普通蛋白石内部结构，由于球粒大小不同，排列不规则产生了漫散射所致。质量优者应光彩强且明显。,2023/3/25,第二章 宝石鉴定性质,47,练习作业题,以表格的形式总结：1.宝石的特殊光学效应。项目包括：类型、定义、成因、评价标准、特征宝石等。2.宝石的呈色机理。项目包括：类型、机理、特征宝石等。,
