具体作法是：以晶体的中心为起点，测定晶体不 同振动方向的折射率值，按一定坐标空间和比例 作各振动方向折射率值的立体投影．各投影点的 轨迹构成该晶体的光率体。
第五章 宝石的光学性质
第一节 光的本质
1.光的电磁波理论 以麦克斯韦为代表的电磁波理论认为光是一种电 磁波，以波动的形式，将光源辐射能从近至远地 向前传播；在波动中质点的振动方向和波的传播 方向相互垂直，为一种横波(如图所示)。
宝石学中常用波长单位为纳米，即10-9。有些情 况下用波数来表示波长范围，波数即单位长度内 波的数目，其单位为cm—l。波数值与波长成反比。
光的波动理论很好地解释了光的干涉、衍射及宝 石中相应的一些光学现象。
光的量子理论
普朗克在1900年提出了光的量子理论，认为 各种频率的光只能不连续地被发射和吸收，即光具 有粒子性，能量是不连续的，是量子化的。
爱因斯坦进一步提出，光的辐射场也是量子化 的，光在空间传播也具有粒子性，即一束光是一束 以光速运动的粒子流，这些粒子称为光量子，或光 子，不同频率的光子具有不同的能量。
2.光的衍射
光波在遇到障碍物时，偏离直线方向传播的现象 称为光的绕射，也称为光的衍射。
衍射的条件：只有当障碍物的大小与光波波长 十分相近，衍射才能发生。
单色光发生衍射时，衍射结果产生明暗相间的 条纹；当复色光发生衍射时，产生的将是五颜 六色的彩色条纹，衍射效应产生的是纯正的光 谱色。
当一束光线照到物体凹凸不平的表面时，光沿着 不同的方向发生反射，称为光的漫反射。
第四节 光的干涉与衍射
1. 光的干涉 波长相同、相差恒定、传播方向相近的两束或两
束以上的光在同一介质中相遇时，在交叠区相互 作用产生相长增强或相消删除的现象称为光的干 涉作用。 并不是任意两束光相遇都可发生干涉作用。能发 生干涉的两束光必须符合以下条件：即两束光的 频率相同，振动方向相同，位相相同或位相差恒 定。
2.偏振光
在垂直光波传播方向的某一固定平面内沿一固 定方向振动的光波称为平面偏振光，简称偏振光 或偏光。如图1—3—4所示，偏振光的振动方向 与传播方向构成的平面称振动面。
3.自然光和偏振光在宝石中的传播特点
第三节 光的折射与反射
光的全反射及全反射临界角
根据折射定律，当光波由光疏介质(介质1)射入光密介质(介质2) 时，折射光的光速变小，相对折射率>1，入射角大于折射角(i >γ)， 折射光靠近法线方向传播；反之，当光波由光密介质进入光疏介质时， 折射光的光速将变大，相对折射率小于l，入射角小于折射角(i <γ) ， 折射光线远离法线方向传播，随着入射角的不断加大，折射光偏离法线 的程度也将不断加大(如图 ）
钻石、合成金红石的火彩特征
色散在宝石中的意义: 其一，可以作宝石肉眼鉴定的特征之一 其二，高色散值使刻面宝石更加美观。
白光照射宝石分解出的光谱色，俗称“火彩”。 影响宝石火彩的因素除色散值外，还有体色、 净度和刻面角等。
第六节 光率体与宝石的光性方位
光率体 ：光率体是光在晶体中传播时，光波的振 动方向与折射率值关系的立体图形。
在瑞利散射中，散射强度与光的波长成反比。 所散射的高能光波为蓝紫色光，橙红色光大多不被 散射，因此所见侧光多呈浅蓝色。
若散射中心与光的波长相近或更大时（d≥λ）时， 所发生的散射称为米氏散射。散射作用与波长的 关系不大，散射光以白色为主。 d=λ~2λ时，有
可能显示出各种颜色，主要Hale Waihona Puke 红色和绿色。第五节 光的色散
光(复色光)在同一介质中的传播速度随波长而异 的现象称为色散。复色光通过具有棱镜性质的材 料时，棱镜将复色光分解成不同波长光谱的现象。
白光穿过棱镜和明亮琢型宝石时的色散
宝石的色散值是可以测定的，通常使用可见光谱 中两个最明显的波长，即分别测定宝石对红光 686．7nm及紫光430．8nm两束单色分光的 折射率值，这两束光的折射率值之差，便是该宝 石的色散值。这两种波长的光分别称为太阳光光
谱中的B线和G线。
根据色散值的大小，可将色散划分成不同的等级：
极低(0.01以下) 萤石0.007 低(0.01～0.019) 水晶0.013
蓝宝石0.018 中高(0.02～0.029) 锰铝榴石0.027
人造钇铝榴石0.028 高(0.03～0.059) 锆石0.039
钻石0.044 人造钆镓榴石0.045 榍石0.051 翠榴石0.057 极高(0.06以上) 合成立方氧化锆0.060 合成碳硅石0.104 人造钛酸锶0.190 合成金红石0.330
光的衍射在宝石学中主要的应用
有两个方面：
其一，利用光的衍射原理而设计的衍射光栅，是 宝石用分光镜的主要构件之一。
其二，利用光的衍射原理，可解释宝石中的一些 特殊光学效应，如变彩效应。
3.光的散射 散射是指由传播介质的不均匀性引起的光线 向四面八方射去的现象。
若散射中心非常小，即引起散射的粒子小于光的波 长（d<λ）时，这种散射称为瑞利散射。
光的粒子性很好地解释了光的直线传播、光的 折射和反射，能解释宝石的颜色成因，以及荧光、 磷光等现象。
现代科学证实，光具有波粒二像性，只有将 光的波动理论与光的量子理论结合起来，才能对 光的本质进行完整的解释。
第二节 自然光与偏振光
1.自然光 一切从光源直接发出的光波，统称为自然光，如 太阳光、灯光等。
由折射转变成全内反射
当光线的入射角加大到一定程度(如图中的 OD光线)，相应的折射线DD′，已不再进入光疏 介质，而是沿DD‘方向在S分界面内传播。
如果光线的入射角继续增大(如图中的OE光 线)，入射光不再发生折射，而是全部反射回入 射介质中，且遵循反射定律，反射角＝入射角， 这一现象称为光的全反射，与γ＝90°相应的入 射角称为全反射临界角。
在光的全反射过程中，相应的光疏介质的折 射率为n，光密介质的折射率为N，N> n，全反 射临界角为，它们之间可有如下关系。即
sin/ sin90°= n/ N
n＝N·sin
光的漫反射
当一束平行光线照到理想抛光平面或镜面时，入 射光的绝大部分，依反射定律沿同一方向被反射， 且入射角与反射角相等，这种反射称为镜面反射。