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宝石为什么五光十色中科院物理所

见多识广的各位一定看过

这样

或者这样的图片

在欣赏宝石矿物的同时

大家不免心里有疑问

宝石为什么有这么多颜色呢?

这个问题拆解开来,

不过两个问题

1.我们怎么看到宝石(和颜色)

2.宝石怎么呈现特定的颜色

先来说说

我们是怎么

看到这个多姿多彩的世界

必要条件

光+宝石+眼睛+(脑?)

我们所看到的颜色

实际上

是视网膜接受光后

刺激大脑

形成的感觉

黄钻

光通过宝石后

反射、折射、衍射、透射、

漫反射、

选择性吸收

……

由人眼作为接收器

大脑作为CPU

一种美妙的视觉体验

便充盈周身

青金石

需注意的是,

这种光必须是可见光,

不然

人眼将无法转化为可感知的信号。

人感知颜色的过程

那么,

对宝石自身而言,

这种颜色是怎么产生的?

粉钻

一般情况下,

我们所感知到的宝石颜色

是宝石内部致色因子

对光源不同波长

选择性吸收

和透射、反射等

一系列猛如虎的操作后

导致的结果。

翡翠

若是透明宝石,

光透射居多,

反射较少,

所观察到的颜色

由透射光谱决定。

绒铜矿

若是不透明宝石,

光则反射居多,

我们所看到的颜色

由反射光谱决定。

和田玉

解决了怎么看到的问题,

你或许又有疑问

这些不同的颜色又是怎么形成呢?

这就引入了颜色成因的问题

颜色成因

传统观点从宝石的化学成分和外部构造出发,将宝石颜色的成因分为:自色、他色和假色。

自色

致色因子是宝石矿物中基本化学组分的元素大多数为过渡金属族元素,如Cu、Fe等典型矿物:

孔雀石(Cu)

橄榄石(Fe)

绿松石(Cu)

铁铝榴石(Fe)

他色

不是宝石矿物的主要组成部分,是杂质元素不含杂质元素时呈无色,含微量杂质元素即可产生不同的颜色效果同一元素在不同的宝石矿物中可呈现不同颜色,如Cr、Fe、Mn、Co等典型矿物:

红宝石(Cr)

金绿宝石(Cr)

祖母绿(Cr)

尖晶石(Fe、Cr)

蓝宝石(Fe)

碧玺(Mn)

假色

宝石矿物内部含有的平行排列包裹体、平行解理、出溶片晶等对光的折射、反射、散射等典型矿物:

月光石(晕彩)

斑铜矿(锖色)

透石膏(晕色)

拉长石(变彩)

随着近现代科学的发展,

人们发现,

宝石的颜色与其内部结构

也有很大关系。

紫色萤石(晶格缺陷致色的代表)

随之诞生了

晶体场理论、

分子轨道理论、

能带理论、

晶格缺陷致色理论

解释宝石矿物的颜色成因

祖母绿的d-d晶体场跃迁和UV吸收光谱

除此之外,

矿物机械混入杂质

也会影响矿物的颜色。

比如市场上所谓的

“绿幽灵”“聚宝盆”“红兔毛”等

水晶一类的矿物

都是机械混入了

如赤铁矿、绿泥石等矿物

而呈现颜色

因机械混入物致色的各色水晶

说到颜色,

另一个不得不提的

就是宝石的光谱

上次写绒铜矿时

几位粉粉也说到了光谱

不得不说,

大家对光谱的


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