第二章宝石的物理性质
2.1 宝石的光学性质
一、颜色
颜色是可见光作用于人眼而在头脑中产生的一种感觉。

它与进入眼睛的光的波长有关。

可见光波：
颜色的形成：
对可见光的均匀吸收——白—黑系列
对可见光的选择性吸收——彩色系列
颜色的特性：
•色调：彩色的类别即红、绿、蓝
•饱和度：色彩的纯洁性，以色光与白光的比例来度量
•亮度：色彩的明亮程度
2、颜色的宝石学意义
•体现宝石的美丽，如红宝石、祖母绿、碧玺
•评价宝石的质量，如钻石、红宝石等
•鉴定宝石的依据，如红宝石和石榴石
3、宝石颜色的影响因素与成因
影响因素：
1）光源：
在观察宝石颜色时，光源对宝石的颜色有一定的影响。

同一宝石在不同光源下可能呈现不同的颜色。

如变色效应。

因此在评价宝石或展示宝石时应注意光源的使用。

2）人眼：不能有色盲。

3）宝石对可见光的选择性吸收
•宝石对可见光的均匀吸收——白、灰、黑
•宝石对可见光的选择性吸收——彩色
宝石的致色因素：
1）化学因素：
Cr —红色、绿色
Fe —红色、绿色、蓝色、黄色
Mn —粉红色
Ti —蓝色
V —绿色、蓝色
Co —蓝色
2）物理因素：
干涉、衍射、散射
4、多色性
宝石在光的照射下，不同方向上呈现不同颜色的现象。

例如：
红宝石：平行C轴方向红色，垂直C轴方向橙红色。

蓝宝石：平行C轴方向蓝色，垂直C轴方向绿色。

多色性在宝石的加工和鉴别上具有特殊的意义
二、折射率与双折射率
1、折射与折射率
对于给定的任何两种相接触的介质及给定的波长的光来说，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，并称为折射率。

折射率是宝石最重要的物理性质。

很少有两种宝石的折射率是完全一样的，因此它是鉴定宝石的重要依据。

宝石的折射率与其光泽有关。

高档宝石的折射率一般较高。

2、双折射与双折射率
有些物质当入射光照射时会产生两条方向不同的折射光，这种现象称为双折射。

因此，就会得到两个折射率。

二者之差称为该物质的双折射率。

双折射的直观结果是产生双影现象。

不产生双折射的宝石称为均质体。

如钻石、尖晶石、玻璃。

产生双折射的宝石称为非均质体。

红宝石、锆石、水晶。

双折射率是鉴定宝石的另一个重要的光学性质。

如碧玺与黄玉。

它可以用仪器来测定。

对双折射率较高的宝石还可以观察其刻面棱双影。

常见宝石的双折射率
三、色散
宝石的折射实际上还与入射光的波长有关。

对同一材料来说不同波长光的折射是不同的，波长长的光折射较小，波长较短的光折射较大。

因此。

在适当的条件下（如用三棱镜），可以使白光分解。

宝石把白光分解成它的组成色的现象称为色散。

色散产生的五颜六色的现象宝石学中称为“火彩”。

不同宝石的色散的强弱是不同的。

通常以用红光（686.7nm)和紫光(460.8nm)所测的折射率之差来表示，并称为色散值。

宝石火彩产生的条件：
•高的色散值
•正确的切工
色散的宝石学意义：
•宝石的一个可贵的性质
•鉴定宝石的一个重要依据。

尤其对钻石而言
四、光泽
光泽指宝石表面的反射效应。

宝石光泽的等级根据强弱分为：
金属光泽如金
金刚光泽如钻石
玻璃光泽如红宝石、祖母绿、水晶
宝石光泽的强弱取决于它的折射率和表面的抛光程度
五、透明度
宝石透过可见光的能力。

透明度的分级：
透明度对宝石尤其是玉石质量的评价是很重要的。

六、宝石的特殊光学效应
1、猫眼效应
定义：
弧面型的宝石在光的照射下表面呈现出一条可平行移动的明亮光带。

如：金绿宝石、电气石、石英的猫眼效应。

猫眼效应产生的条件：
1）宝石中含有大量平行排列的针状、纤维状或管状包裹体。

2）宝石的底面平行包裹体的排列方向。

3）宝石应琢磨成弧面型
猫眼效应的评价：
细、亮、活
命名规则：
•只有金绿宝石猫眼才可直接称为”猫眼石”。

•其它具有猫眼效应的宝石需在猫眼前注明相应宝石的名称。

如：石英猫眼、电气石猫眼
2、星光效应
定义：
弧面型的宝石在光的照射下表面呈现出相互交会的四射或六射星状光带。

如：红宝石、蓝宝石、透辉石的星光效应。

星光效应的种类：
•四射星光和六射星光
•表星光与透星光
星光效应产生的条件：
1）宝石中含有大量二个或二个以上方向平行排列的针状、纤维状或管状包裹体。

2）宝石应琢磨成弧面型
3）琢磨宝石时其底面应平行包裹体的排列方向。

3、变彩效应
定义：
光从欧泊特有的结构中反射时四衍射和干涉作用而产生的多种光谱色。

这种现象称变彩效应。

4、变色效应
定义：
宝石在不同光源的照射下呈现不同颜色现象。

如：变石在日光下为绿色，烛光下为红色
5、月光石效应
定义：
一种由宝石内部的包裹体或结构特征的散射作用而产生的朦胧状的蔚蓝或乳白晕色。

如：月光石
6、星彩效应
定义：
一种由宝石内部的不透明包裹体的反射作用而产生的星点状闪光。

如：砂金石
2.2 宝石的力学性质
一、密度与相对密度
1、概念
密度：单位体积的质量（g/cm3)。

相对密度：在4℃和标准大气压下，宝石在空气中的重量与同体积水的重量之比。

二者在数值上是相同的。

2、相对密度的测量方法：
1）手掂法用手掂量，估计宝石的密度。

2）重液法将宝石放入已知密度的液体中，根据宝石判断宝石密度的相对大小。

3）静水力学法用天平测量宝石在空气中的重量和宝石在水中的重量，并根据公式计算出宝石的相对密度。

3、宝石学意义
•鉴定宝石的一个重要依据
•估计宝石的重量
二、硬度
1、概念
宝石抵抗刻划力和磨蚀力的能力称为宝石的硬度。

2、硬度的等级
3、宝石硬度的测定与判断
•用标准硬度笔或硬度板刻划
•根据宝石表面的划痕判断
4、硬度的宝石学意义
•宝石加工时根据不同的硬度选择不同的磨料
•利用硬度鉴定宝石
•硬度不同的宝石不可混装
三、解理与断口
1、概念
解理：宝石在外力的作用下严格沿一定结晶学方向破裂成一系列光滑平面的性质。

断口：宝石在外力的作用下产生的随机的无方向性的裂面。

2、解理的等级
（根据解理形成的容易程度和解理面的平整光亮程度判断）
完全解理：很容易形成、解理面平整光亮
中等解理：较易形成，解理面较平整
不完全解理：不易形成，解理面不平整
极不完全解理：无解面。

贝壳状断口
具有完全解理的常见宝石：
钻石黄玉月光石
3、解理的宝石学意义
•鉴别宝石如钻石与CZ 石英与黄玉
•对解理发育的宝石在佩戴和加工时应十分小心
•宝石加工时可利用解理劈开宝石，如钻石
2.3 宝石的发光性
一、概念
宝石在高能射线的照射下发出可见光的性质称宝石的发光性。

高能射线：γ射线，X射线，紫外线
发光性分为荧光和磷光
荧光：高能射线照射时发光，停止照射后即停止发光。

如：红宝石、钻石磷光：高能射线停止照射后发光仍持续一段时间
二、宝石学意义
1、鉴别宝石
如：钻石，红宝石与红色石榴石，天然与合成蓝宝石
2、体现宝石的美丽
如：红宝石的红色荧光。

2.4 宝石的热学性质
一、概念
宝石对热的传导能力称为宝石的热导性。

二、意义
它是热导仪鉴定钻石的基础。