II-2 实验室鉴定(二)

第二节实验室鉴定宝石的光学性质与偏光镜、二色镜、折射仪宝石的致色机理与分光镜、滤色镜宝石的发光性与紫外灯宝石显微镜宝石的比重测定其他宝石的颜色与致色机理颜色是宝石评价的重要标准，也是人们识别宝石的很重要参照。因此，宝石的颜色特征深受人们关注。实际上，在宝石的人工生长及以改色为主要目的的人工改善工作中，宝石的呈色机理同样是人们研究的重点。研究宝石颜色的意义宝石颜色成因的研究为生长宝石和改善宝石提供了理论依据。宝石的颜色大多由其含有的杂质或结构缺陷所致。通过生长或改善时有意识地加减这些杂质或调整它们的价态，可产生理想颜色。对结构缺陷引起的颜色也是一样，可以人为地增加或减少宝石的结构缺陷，以引起宝石颜色的变化。

颜色的概念颜色是一种生理感觉，当波长在大约390770nm范围内的电磁波辐射，刺激人们的视神经时，就有颜色的感觉。这一区段的电磁波辐射称为可见光区。宝石的颜色是由于宝石对不同波长的可见光选择性吸收的结果。这种选择性常与宝石矿物所含的化学成份有关。

宝石的颜色分类自色他色假色宝石的颜色分类橄榄石石榴子石自色宝石自色由宝石自身的化学组成这一固有的因素引起的颜色，叫做自色。这种宝石称自色宝石，这种宝石所具有的颜色是固定不变的，常可用作宝石的鉴定特征。宝石的颜色分类他色是宝石的非固有因素引起的颜色，但不包括物理光学效应引起的颜色。一般而言，他色是由于外来的杂质包括机械混入物等引起的。这些杂质有的也进入矿物晶格，形成类质同像置换。同一种矿物，往往可以因为所含杂质不同而呈现不同的他色。大部分宝石的颜色都是他色。

宝石的颜色分类碧玺刚玉他色宝石宝石的颜色分类假色所有由物理光学效应引起的颜色。例如欧珀的变彩、钻石的火彩。欧泊钻石宝石的呈色机理

1.过渡金属离子d层电子跃迁致色，如红色红宝石、尖晶石，Cr致色

2.电荷转移致色，如山东蓝宝石。Fe2+→Ti4+致色。过多的Fe3+导致宝石颜色暗，在还原环境下加热、使Fe3+转化为Fe2+，从而使蓝宝石颜色变亮、蓝色加深。

3.色心致色，如辐照钻石、辐照黄玉

4.能带致色，如钻石的黄色。

5.物理光学致色，如欧泊。宝石鉴定常用仪器—分光镜分光镜的基本用途：用于检测样品对光选择性吸收特征。这种吸收常常与样品所含的致色离子有关。分光镜的原理是：通过某些特殊的光学元件，形成一个对直接入射的白光是完整的光谱。当分光镜接到由样品透射或反射过来的光时，由于样品的吸收，原来完整的光谱中的某些部分就会缺失，表现为一些暗线或暗带。不同的样品如果吸收特征不同，暗线或暗带的位置和数量就可能不同，人们籍此鉴别之。分光镜的结构依据形成光谱的光学元件不同而不一样，分别称为棱镜式和光栅式。棱镜式分光镜的光谱由一组玻璃棱镜产生，为产生较直的光径，常用三块或五块棱镜。棱镜材料不应吸收可见光、色散宽度合适且应属单折射。光栅式分光镜的光谱由一个绕射光栅的衍射作用产生。两者相比，棱镜式光谱明亮，红区窄、蓝区宽，适合深色宝石。光栅式光谱稍暗，但光谱均匀，适合于透明或在红区有吸收线的宝石。棱镜式分光镜光谱光栅式分光镜光谱用不同的分光镜看到的同一颗铁铝榴石的光谱分光镜前端的狭缝用于控制进光量，对较暗的样品可将缝调大，但细缝表现的细节更清楚。同一分光镜狭缝窄宽不同时所看到的红宝石吸收光谱分光镜使用方法是：1.透射光法：把样品放于光源与分光镜间，只让透过样品的光进入分光镜；2.表面反射光法：适合观察不透光样品，使光线从样品上部照射，分光镜对准反射光线；3.内反射法：对色浅、粒小样品的观察方法，具体同反射法。表面反射法透射法内反射法使用分光镜注意事项：1.需强聚光白色光源，但阳光有干扰吸收线；2.样品过热影响光谱，需使用冷光源；3.样品不能手握，因血液有592nm吸收线。常见宝石的吸收光谱显Cr谱的宝石有：红宝石、合成红宝石、祖母绿、红色尖晶石、绿色翡翠。显Fe谱的宝石有：兰宝石、金绿宝石、铁铝榴石、橄榄石。显Co谱的宝石有：蓝色钴玻璃、合成蓝色尖晶石。显稀土谱的宝石有：磷灰石、稀土玻璃、ＹＡＧ。无色透明宝石：一般不显吸收谱线，以下宝石例外：钻石、锆石、顽火辉石红宝石694.2nm,692.8nm,668nm蓝宝石471nm,460nm,450nmFe3+吸收光谱——蓝紫区的三条吸收线染色翡翠Ni谱金绿宝石Cr谱宝石鉴定常用仪器—滤色镜滤色镜的用途：用于检测样品某些特殊的选择性吸收。常用的查尔斯滤色镜由两块黄绿色的明胶滤色片组成。滤色片滤色片的功能是通过吸收，只允许某些波长的光通过。用滤色镜检测宝石，相当于通过一种滤色镜（检测用的滤色镜）来观察另一种滤色镜（宝石）。通过两次的选择性吸收，可以把样品限定在一个很小的范围。滤色镜的优势是可以成批检测，而且便于携带；其不足是结论的唯一性稍差。查尔斯滤色镜最先在伦敦的查尔斯工学院使用，它所选择的滤色片只允许深红和黄绿光通过，主要用于区分祖母绿与其仿制品。因为祖母绿几乎是唯一能让深红色光大部分透过并同时吸收黄绿区大部分的宝石。因此只有绿色的祖母绿在查尔斯镜下发红。后来研究表明，查尔斯镜的使用只针对祖母绿是不全面的，只要具备同样的吸收特征，其在查尔斯镜下呈现的现象就应该相同，而相同的吸收特征常常由相同的致色离子所致。祖母绿由Cr3+致色，如今大量使用含Cr3+染色剂的改善品，在查尔斯镜下便会发红。与此同时，某些产地的祖母绿，由于其它致色离子的干扰，反而在查尔斯镜下不发红。如今，查尔斯镜不仅仅限于对绿色宝石的检测。对于有荧光的红色宝石，查尔斯镜下呈亮红色，反之呈暗红色。对于由钴致色的蓝色宝石，查尔斯镜下呈红色；蓝色的海蓝宝石和托帕石，在查尔斯镜下前者呈蓝绿色，后者呈浅肉色。查尔斯滤色镜因本身颜色相当深暗，所以在使用它检测宝石时，必须采用非常强烈的光源照明。正确的用法是：准备一盏钨丝白炽台灯，灯泡不小于60瓦，将查尔斯滤色镜贴近眼睛，让宝石尽量靠近光源，这时观察宝石的颜色才能准确。用阳光、日光灯或小手电照明几乎看不清现象。

实际上，宝石鉴定用滤色镜还有另外一种被称为红宝石滤色镜。其用途是检测红色宝石的荧光特征。其根本原理也是通过选择性吸收，只允许某些波长的光通过。具体做法是：它使用两种滤色镜，使入射光通过蓝色滤色镜照射宝石，用红色滤色镜观察宝石。蓝色镜吸收除蓝、紫以外所有的光，红色镜吸收除红、橙以外所有的光。它们处于交叉位置（因而有人又称之交叉滤色镜），即通过红色镜观看来自蓝色镜的光，由于所有可见光均被吸收，应该是全暗的。如果在它们中间放一块宝石，则用红色镜见到的红色必定是宝石本身产生的。蓝色镜常用浓CuSO4溶液代替，方式如下：常见宝石查尔斯滤色镜下反应天然祖母绿：红至粉红，甚至绿色合成祖母绿：强烈的红色绿色翡翠：绿、浅灰绿色染色翡翠：红色（取决于染料）练习与思考用查尔斯滤色镜观察以下绿色宝石：①祖母绿、合成祖母绿②绿色翡翠、绿色染色翡翠第二节实验室鉴定宝石的光学性质与偏光镜、二色镜、折射仪宝石的致色机理与分光镜、滤色镜宝石的发光性与紫外灯宝石显微镜宝石的比重测定其他宝石鉴定常用仪器—紫外灯紫外灯的用途：

检测样品发光性。其原理是通过高能的紫外光作用于样品，激发样品结构中的电子跃迁，当电子从激发态回到基态时，释放能量而发光。密闭箱式紫外线装置紫外灯的基本结构是两部分：紫外灯管。紫外线波长范围约380～100nm，鉴定宝石用紫外线有两种，分别是365nm的长波紫外线和254nm的短波紫外线（验钞机用的是紫外长波）。暗箱。样品需要放在暗箱中观察，人们才能察觉其是否发光。紫外灯的优点：操作简单——紫外灯的使用只需将样品放入暗箱中，分别选择长波或短波，开启紫光灯，稍等光稳定后即可观察。可批量检测样品，尤其适用于人造宝石与天然宝石的区分。天然宝石因为所含的微量元素种类、含量不一，其荧光强弱不一致，人造产品所含的微量元素基本一致，所以批量的宝石荧光强度、颜色完全一样。宝石的荧光除可使用紫外灯激发外，实际还可使用能量更高的Χ-射线或可见光（如红宝石、尖晶石的荧光）。紫外灯的缺点：紫外灯下荧光现象的唯一性稍差，因而只能辅助鉴定。天然