三、亮度
亮度是指光线从已切磨成刻面型 宝石的亭部小面反射而导致的明亮程度。
• 宝石的亮度既取决于宝石本身使光充分传播的 能力，同时也取决于宝石使光充分反射的能力， 所以最大的亮度取决于宝石总的透明度。
四、火彩
1.色散：指白光照射到透明物体的倾斜平面时，
二轴晶 金绿宝石 橄榄石 黄玉 月光 石 日光石 透辉石 堇青石等
知识应用
2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率>0.03)， 放大观察双折射率高的宝石可见什么现象？对于双 折射率高的宝石，切磨时一般怎样定向？为什么？
橄榄石、电气石、锆石、合成碳化硅 的双折率高，将这些宝石磨成刻面型， 从一定方向观察，可见底部刻面棱的重 影，这“一定方向”为垂直光轴方向(No 或Nm方向) ，因为垂直光轴方向的切面 上双折率最大，一轴晶宝石垂直光轴的 切面为Ne-No面；二轴晶宝石垂直光轴的 切面为Ng-Np面。 一轴晶 二轴晶
宝石的颜色特征可以用色调、 明度、饱和度三要素来描述
1.色调（色彩）（Hue）
• 指颜色的种类，彩色宝石的色调取决于
光源的光谱组成和宝石对光的选择性吸 收；
• 是彩色宝石间相互区分的特性，如红色、 绿色、紫色、蓝色。色调与残余光的波 长有关，常用主波长表示。
• 不同颜色的宝石其色调不同；而相同颜 色的宝石，色调上也会有差异。
• 矿物晶体的光学性质主要是指光线穿过 透明矿物晶体时，发生的光学现象，我 们可以借助一些仪器观察到这些光学现 象 • 光的折射 • 光的反射 • 光的双反射等
一、折射与反射
当光波从一种介质传到另一种 介质时，其传播速度和方向会 发生改变,这种现象叫折射。 光在入射介质中的传播速度与 折射介质中的传播速度之比， 等于入射角正弦与折射角正弦 之比。即 V1/ V2=sini/sinr=N =N2/N1 当两种介质一定时，N为一常数， 称为折射介质相对入射介质的 相对折射率。
垂 直 光 轴 方 向 切 面
Ne
No
Ng
Np
合成碳化硅重影
知识应用
2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率 >0.03)，放大观察双折射率高的宝石可见 什么现象？对于双折射率高的宝石，切磨 时一般怎样定向？为什么？
光 轴 方 向
切磨双折射率高的宝石时，应将其台面垂 直光轴方向，这样从台面观察宝石就不会看到 底部刻面棱重影，宝石就显得更清澈、透明。 因为垂直光轴的切面为圆切面(如下图)，各方 向的折射率相等，光波垂直这种切面入射时， 不产生双折射。 垂 直 光 轴 的 切 面 No
N1(光蔬质)
N2(光密质)
当光线从光疏介质 进入光密介质时 光线偏向法线 折射角小于入射角
当光线从光密介质 进入光疏介质时 光线偏离法线 折射角大于入射角
1.折射率的概念
• 光在两种不同介质中速度的比值叫折射率，就 是上面所说的相对折射率。即： V1/ V2=sini/sinr=N =N2/N1 如果入射介质为真空（空气），则N为折射介 质的绝对折射率，简称折射率。 • 一般来说，光在真空中的传播速度最大，由于 光在空气中的传播速度与光在真空中的传播速 度几乎相等，故通常可以将空气中的折射率视 为1。严格说来空气的折射率应为1.0003。而 光在其它各种液体和固体介质中的传播速度总 小于真空中的传播速度，故晶体的折射率总大 于 1。
颜色的定性描述
通常对颜色的命名方法是将主色
调放在后面，用颜色修饰词描述次要
的色调，如绿黄色、紫红色等，把颜
色浓度的修饰词放在最前面，如浅黄
绿色，淡蓝紫色等。
颜色的定量描述
• 颜色的定量描述可以采用色度学的三要 素的数值，现在常用的一种方法是孟塞 尔表色系统，在孟塞尔表色系统中将色 调分为10种，分别用英文名称的字头表 示：红（R）、黄（Y）、绿（G）、蓝 （B）、黄红（YR）、绿黄（GY）、蓝绿 （BG）、紫蓝（PB）、红紫（RP）。每 种色调又细分为10个等级，分别从1-10； 再对颜色的明度从暗到明亮分为0到10共 11个等级。
宝石内常存在一些细小的平行排列的包裹 体、出溶片晶、平行解理等。它们对光 的折射、反射等光学作用产生的颜色就 是假色。 假色不是宝石本身所固有的，但假色能为 宝石增添许多魅力。
第二节宝石的物理性质
一、光泽 二、透明度 三、亮度 四、火彩 五、多色性 六、宝石的特殊光学效应 七、发光性
宝石的光学性质
Ti4+ Ti4++Fe2+ V3+ Cr3+
Fe2+ Fe2+
Cu1+ Cu2+ Cu2+
橄榄石
铁铝榴石 绿松石 孔雀石 硅孔雀石
黄绿
暗红 天蓝#43;
Fe2+ Ni2+ Co2+
祖母绿
红色绿柱石 海蓝宝石 绿玉髓 合成蓝色尖晶
绿色
紫红 蓝和绿 绿色 蓝色
3.假色
由于光的物理现象造成的颜色，表示不是 选择性吸收造成的颜色。
小结
单折射—均质体(一个折射率)—等轴晶系 尖晶石 欧泊 萤石
电气石、水晶、红宝石 锆石、方柱石 绿柱石、磷灰石 三方晶系 四方晶系 六方晶系 钻石 石榴石
非光轴方向入 射产生双折射
正光性 Ne>No 一轴晶 (2个主折射率) 负光性 Ne<No 非均质体 正光性 Ng-Nm>Nm-Np 二轴晶 (3个主折射率) 负光性 Ng-Nm<Nm-Np
自然光在非均质体中的传播
均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非 均质体中的传播特点
均质体—等轴晶系—单折射 (一个折射率)
自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
一轴晶 (2个主折射率) 非均质体 二轴晶 (3个主折射率)
三方晶系 四方晶系 六方晶系
三斜晶系 单斜晶系 斜方晶系
非光轴方向入射产 生双折射分解成振 动方向互相垂直的 两束偏振光
通常以折射率的大小把光泽分成四级： 1.RI>3 金属光泽 如：铂、金、银、铜 2. 2.6—3 半金属光泽 如：乌刚石 3. 1.9--2.6 金刚光泽 如：金刚石 4. 1.3--1.9 玻璃光泽
二、透明度
透明度
指物质透过光的强弱的一种表现量。
吸收性强，透明度弱；吸收性弱，透明度强。
透明度
自然光A进入均质体后仍为自然 光，偏振光B进入均质体后仍为 偏振光，且其振动方向不改变。
均质体和非均质体
非均质体：中级晶族和低级 晶族宝石的光学性质随方向而 异称为非均质体。非均质体的 折射率值有多个。如红宝石、 橄揽石等。 光波进入非均质体宝石时， 除特殊方向外，一般分解成振 动方向互相垂直、传播速度不 等的两束偏振光。这一现象称 双折射。光波沿非均质体的特 殊方入射时不发生双折射，这 特殊方向为光轴方向。中级晶 族宝石只有一个光轴方向，称 为一轴晶；低级晶族宝石有两 个光轴方向，称为二轴晶。
如刚玉Al2O3，纯净时无色，含微 量元素Cr时形成红宝石；含微量元素 Fe、Ti时形成蓝宝石。
自色宝石 致色元素 宝石 钙铬榴石 锰铝榴石 蔷薇辉石 磷锰矿 颜色 绿色 橙色 粉红 紫色 致色元素
它色宝石 宝石 蓝锥矿 蓝宝石 绿色绿柱石 红宝石、红尖 晶 颜色 蓝色 蓝色 绿色 红色
Cr3+ Mn3+ Mn3+ Mn2+
宝石的物理性质及外观特征
第四章
第一节 宝石的颜色特征
一、宝石颜色的形成 二、宝石颜色的描述方法 三、宝石颜色的呈色机理
一、宝石颜色的形成
一、颜色 颜色是决定宝石名贵和价值高低的首要因素
形成颜色要 具备三个条件
（白）光源
反射或者折射时 改变这种光 的物体
接受光的人眼和 解释它的大脑
二、宝石颜色的描述方法
2.临界角： 光从光密介质进入光疏介质时，折 射角大于入射角。当折射角达到90°时， 折射光线沿着界面传播所需的入射角称 为临界角时，将发生全内反射。
折射角=90° 光疏介质
入射角=临界角
光密介质
3.全内反射
当光线的入射角继续增大，大于临界 角时，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。
No Nm
Nm
一轴晶
二轴晶
知识应用
演示
关于冰洲石 冰洲石即方解石晶 体，菱面体晶形， 三方晶系，一轴晶 负光性，双折率是 0.172。
将绳子放在冰洲石下，变换 冰洲石角度，随着冰洲石角度 的变化，绳子两个影像之间的 距离会发生宽窄变化，转动到 某一方向时，绳子只有一个影 像。当绳子的两个影像分得最 开时，压在绳子上的面为NeNo切面；当绳子只有一个影像 时，压在绳子上的面为圆切面 (垂直光轴)。
三、宝石颜色的呈色机理
宝石中最常见的致色元素有八种： 钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜。
铜 Cu
钛 Ti
钒 V
镍 Ni
钴 Co
致色 元素
锰 Mn
铬 Cr
铁 Fe
宝石中的 致色元素
自色宝石 成分中主要元素 使宝石致色
它色宝石 成分中的微量元素 使宝石致色
1.自色宝石
如橄榄石((MgFe)2SiO4)绿色由成 分中的Fe元素致色。 2.它色宝石
斜方晶系 黄玉 金绿宝石 橄榄石
三斜晶系 日光石
单斜晶系 透辉石、月光石
第二节宝石的物理性质
一、光泽 二、透明度 三、亮度 四、火彩 五、多色性 六、宝石的特殊光学效应 七、发光性
一、光泽
是指宝石表面和表层对光的 反射能力，反射能力越大，光泽
越强。光泽的强弱取决于宝石的
折射率大小和宝石的抛光程度。
光轴方向入射： 自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
折射率
折射定律指出： 对于任何两种相接触的介质及给定波长 的光来说，入射角的正弦与折射角的正 弦之比为一个常数。