宝石学基础教程大全.doc

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1、宝石学基础教程大全 一、宝石的分类及命名宝石的定义：1.广义：一切可琢磨或雕刻成首饰或工艺品的材料，包括人工和天然材料。2.狭义：自然界中美丽，耐久，稀少但可琢磨或雕刻成首饰或工艺品的矿物，岩石及部分有机材料。宝石特性：美丽耐久，硬度大，坚韧不脆，化学性稳定稀少无害。 摩斯硬度：矿物的硬度是矿物抵抗外来机械作用（如刻划、压入、研磨等）侵入的能力。材料的硬度取决于原子间的键合力的性质和强度，不同的硬度测量方法有：摩氏硬度、压入硬度和研磨硬度。德国矿物学家摩氏在1822年为了评价矿物的硬度提出一种使用的分类表，实际上是一种刻划硬度，矿物硬度分为10级，从1-10分别为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷

2、灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石。 矿物的硬度也具有对称型和方向性，这种硬度大小随方向而变化，例如蓝晶石，沿晶体延长方向的硬度是5，而垂直延长方向的硬度为7? ? 天然有机宝石：天然宝石：矿物单晶（可含双晶）1)高档宝石：H>7。例如：钻石，红宝石，蓝宝石，祖母绿，金绿宝石；2)中低档宝石：碧玺，石榴石，尖晶石，水晶等；3)稀少宝石：也叫收藏宝石，塔菲石，蓝锥矿，矽线石等。天然玉石：矿物集合体和非晶质材料。1)高档玉石：H：6.5-7翡翠，软玉；2)中低档玉石：H：4-6玛瑙，岫玉，青金岩，天然玻璃等；3)雕刻石：H：2-4图章石，砚石，装饰石等。珍珠，珊瑚，煤精，骨料，象牙，龟甲。

3、合成宝石：有天然对应物，如合成红宝石，合成钻石 合成宝石必须具备三个条件： a它应当是人工参与生产的无机产物。因为有机材料在外观上可能被模仿，但其生长过程是不能复制的。 b它必须有对应的天然宝石。 c它的物理性质、化学成分和晶体结构与相对应的天然宝石相同或几乎完全相同。但合成尖晶石却有微小的差异。人造宝石：无天然对应物，如YAG（钇铝石榴石）； 拼合宝石：两块以上的材料组合在一起，如苏达祖母绿； 再造宝石：碎块在高温高压下粘结而成，如再造琥珀。 二、宝石的形成 ? 矿物：由地质作用形成，通常为固体的无机晶质材料，也有有机的琥珀及非晶质材料欧泊，天然玻璃等； 岩石：矿物的天然集合体 1）沉积岩：

4、灰岩，生物碎灰岩；2）岩浆岩：花岗岩，玄武岩；3）变质岩：大理岩，片岩。 岩浆成矿作用 1）处于地壳深部的岩浆具有很高的温度，在压力驱使下沿破裂带上升，形成火山岩和侵入岩2）岩浆在上升过程中，不断发生结晶分异作用，使有用组分聚集形成岩浆矿床3）金伯利岩：钻石，石榴石；4）玄武岩：橄榄石，蓝宝石； 5）伟晶岩：海蓝宝石，黄玉，碧玺，各色水晶。 变质成矿作用：在地球内力影响下，固态岩石或矿物在基本保持固态下发生成分、结构、构造的变化，形成有用物质的聚集。 1）区域变质作用： 1.大理岩：Ruby，Sapphire;2.片岩：Emerald，Chrysoberyl. 2）接触变质作用：蛇纹岩，软玉，

5、翡翠等。 热液成矿作用：岩浆水、变质水、沉积水的流体与岩石作用发生充填和交代作用使有用物质析出形成矿床。 晶洞：成矿热液沿构造裂隙及空间充填，晶体沿壁生长。 风化沉积成矿作用：当岩石或矿床裸露地表或处于近地表时，由于水、生物、氧化的环境和温差的变化加速了风化。 不稳定部分矿物分解、淋失在深部再析出形成淋积矿床。 形成的矿物为：欧泊、绿松石、孔雀石等。 抗风化能力强的矿物残留下来形成残积矿床经过河流搬运、迁移，富集形成各种砂矿。 这些矿有如下性质：1.化学性质稳定（抗风化）2.高硬度（耐磨）3.比重大（经过迁移分异可以富集成矿） 宝石矿床的分类及特征 岩浆型内生矿床 气成热液型热液型金伯利岩基性

6、喷出岩稀土金属伟晶岩超基性岩交代岩深成型火山成因型区域变质型混合型 化 含硫化物铜矿的浅性风化残坡积型冲积砂矿金刚石、镁铝榴石、橄榄石 蓝宝石、锆石彩色电气石、铯绿柱石、托帕石、长石 翡翠、翠榴石紫水晶、黄水晶紫水晶、蛋白石、托帕石 红宝石、蓝宝石月光石、SiO2类玉 绿松石、孔雀石所有宝石所有宝石外生矿床 砂矿 三、宝石的化学组成 宝石的化学成分 1）单质钻石C2）氧化物刚玉，尖晶石，金绿宝石，石英3）硅酸盐绿柱石，石榴石，翡翠，橄榄石，黄玉，碧玺，锆石4）碳酸盐冰洲石，珊瑚，珍珠5）磷酸盐磷灰石，绿松石 煤精，琥珀，龟甲以有机成分为主，珍珠，珊瑚含少量有机成分同质多像与类质同象 如钻石和石

7、墨是两种非常不同的材料。一个具有作为宝石所需要的重要特征，而另一个则是重要的工业用润滑剂。 其晶体结构中某些离子或原子的位置，部分相似的离子或原子占据，其晶体结构和化学键类型不发生变化，但会引起其晶胞参数及物理性质发生变化的现象。如石榴石 四、结晶学基础 1.晶质与非晶质材料1）晶体：具有格子构造的固体，晶体的内部质点（原子、离子或分子）在三维空间内进行规则、有序的周期性重复，在自由生长条件下，能自发形成规则的多面体形态。 2）非晶质：内部质点不作规则排列（不具格子构造），无一定的外观形态。晶质与非晶质的关系与区别： 晶质稳定，非晶质相对不稳定。 非晶质-脱玻化-形成雏晶，例如火山玻璃； 晶体

8、-放射性-脱晶质化-非晶质，例如高锆-低锆。晶质 宝石矿物 A具有方向性的物理性质：多色性、解理、差异硬度 B外形和性质具有对称性 C有固定熔点,例如刚玉2045熔化 D具最小内能、稳定性非晶质向晶质转化的趋势 钻石、刚玉、托帕石等非晶质宝石矿物无对称型无规则的几何外形无方向性的物理性质无固定熔点火山玻璃、欧泊、琥珀等 2.多晶质显晶质：由一些细小的颗粒构生的集合体，放大镜下可见这些颗粒，集合体不具有几何对称外形； 隐晶质：由无数细微的晶体颗粒组成的集合体，显微镜下无法看出晶体颗粒。多晶质 宝石矿物 无规则的几何 外形 晶体晶体 属于多晶质， 但在宝石显微镜下 无法看出晶体颗粒翡翠玛瑙、玉髓玻

9、璃、琥珀非晶体内部质点不作规则排列（不具格子构造）隐晶质宝石矿物无规则的几何外形非晶质宝石矿物无规则的几何外形 晶体的对称： 所有的晶体是对称的取决于其内部质点的规律性排列 不仅形态而且物性都是对称的 晶体沿对称面切割成两半，并将切割下来的半个晶体的切割面对着镜面放置，影像将重现所失去的另半个晶体。根据晶体的特点，晶体中的对称面的可能数目是0-9个，立方体最高，有9个对称面。中级晶族中的四方晶系最多有5个对称面；六方晶系最多有7个对称面；三个对称面，三斜晶系没有对称面。 对称轴L：是指通过晶体中心的一根假象的直线。当晶体围绕其旋转一圈360时，其相同的 外形能重复出现2、3、4或6次。对称轴分

10、别称为二次轴、三次轴、四次轴和六次轴。三次对称中心C：一个假想的点，通过此地作任意直线，在此线上与对称中心C等距离的两端上必定可找到对应的点。 对称轴L 晶体对称要素 假想的几何要素 线 穿过晶面中心 穿过晶棱中心 穿过角顶 2346L、L、L、L对称面P晶体对称要素假想的几何要素面垂直平分晶面垂直平分晶棱并通过其中心包含晶棱最多9P，最少无对称中心C晶体对称要素假想的几何要素点最多一个，最少无 晶体定向： 结晶轴：简称晶轴，用来确定晶面，晶棱在晶体上的方向而人为选定的三根或四根坐标轴。 结晶轴交于晶体中心原点，平行于对称轴、对称面的线或平行晶棱。 轴角：结晶轴的夹角 轴率：轴单位比a：b：c

11、 高级晶族 中级晶族立方晶系六方晶系有四个三次轴4LL63 三方晶系 四方晶系 低级晶族斜方晶系 单斜晶系 三协晶系 高级晶族：有多个高次对称轴LL34二次轴或P多于一个二次轴或P不多于一个无二次轴和P 等轴晶系（立方） 均质体（各向同性），单折射 最高对称形 4333L4L6L9PC 立方体，八面体，菱形十二面体，四角三八面体 中级晶族：非均质体，双折射，一轴晶，仅有一个高次对称轴，为C轴。 四方晶系：L4L5PC，仅有一个高次对称轴，为L4，a=bc，四方柱，四方双锥等 六方晶系：L6L7PC，a1=a2=a3c,六方柱，六方双锥，平行双面 三方晶系：L3L3PC，三方柱，三方双锥，菱面体

12、，平行双面低级晶族：非均质体，双折射，二轴晶，没有高次对称轴。 斜方晶系：L或P多于一个，3L3PC，斜方柱，斜方双锥，平行双面 单斜晶系：L2或P不多于一个，L2PC，斜方柱，斜方双锥，平行双面 三斜晶系：无L或P，只有C，平行双面，双面，单面 晶形：222326242 1.单形：指由对称要素联系起来的一组晶面的总和。是借对称型中全部对称要素的作用可以使 它们相互重复的一组晶面，它们具有相同的性质。晶体的几何形态共有47种单形。 如三方晶系的三方双锥、三方柱等；四方晶系的四方双锥、四方单锥 单形可以分为开形和闭形2种。 开形：晶面不能完全包围一定空间的单形，须和其它聚合才能形成晶体。例如平行

13、双 面、柱类和单锥类。 闭形：晶面可以包围成一个封闭的空间的单形。例如立方体和八面体等。 2.于同一对称型的单形才能聚合。如四方体四方柱和平行双面 双晶：2个或2个以上的同种晶体按一定的对称规律形成的规则连生，相邻2个个体可以通过对称操作使两者彼此重合或平行。 双晶的主要类型：1.接触双晶2.穿插双晶3.此外还有尖晶石律，三角薄片双晶，膝状双晶。双晶的特征：1.双晶接合面2.凹角3.外形对称性的变化 聚片双晶：多个薄板状个体以同一双晶律连生，结合面互相平行，相邻2个个体方向相反，相间的2个个体方向相同。 穿插双晶：两个个体互相穿插形成的双晶（经典例子：正长石的卡氏双晶） 轮式双晶：2个以上的个

14、体以同一双晶律连生，为若干接触双晶或穿插双晶的组合，各结合面互不平行，依次呈等角度相交，使双晶整体呈环状或辐射状。（经典例子：金绿宝石的三连晶） 实际晶体： 表面生长特征：生长纹和三角形生长标志 鉴定要结合物理性质：颜色，光泽，解理，断口，硬度等 结晶习性：矿物产出时经常呈现的形态 晶体变形：生长条件及环境的影响 晶面大小变化但夹角不变 五、力学性质 刻划硬度：材料抵抗刻划的能力 材料的硬度取决于原子间的键合力的性质和强度 矿物硬度分为10级，从1-10分别为：滑石、石膏、方解石、萤石、磷灰石、长石、石英、黄玉、刚玉、金刚石 摩氏硬度计可帮助鉴定宝石、确定宝石的档次 硬度测试为损伤性测试，一般

15、不用于琢磨好的宝石。 只是相对大小，例如金刚石和刚玉间的硬度差远大于刚玉与滑石之间硬度差异的综合 灰尘中含有石英，所以摩氏硬度大于7的宝石才耐磨 差异硬度：方向性差异，翡翠的差异硬度导致橘皮效应 宝石硬度为宝石加工提供了重要的基础。不同硬度的宝石选择不同的研磨和抛光材料，特别是差异硬度的存在，为钻石的琢磨提供了可能性。其硬度平行八面体方向上大于立方体和菱形十二面体，所以钻石的切割或研磨通常沿平行于立方体和菱形十二面体的方向进行 硬度依刻划方向而不同，这是由晶体结构中原子键合面和方向的规则排列所导致。 例如蓝晶石，沿晶体延长方向的硬度是5，而垂直延长方向的硬度为7。 只有钻石能切磨钻石，但差异硬

16、度使钻石沿一组特定的晶体结构方向完全无法磨动另一颗钻石，沿另一些方向也只能艰难地磨动。 用于切磨钻石的钻石粉是一大堆其最大硬度方向呈各种取向的颗粒。所以，总是会有许多颗粒其取向能研磨待锯或待抛磨钻石的较软方向。在生产合成钻石粉时使颗粒具某种形状，以便最有效地用于有色宝石的抛光、研磨或锯开以及钻石的切磨加工和其他各种工业目的。差异硬度的存在，为钻石的琢磨提供了可能性。其硬度平行八面体方向上大于立方体和菱形十二面体，所以钻石的切割或研磨通常沿平行于立方体和菱形十二面体的方向进行 现在钻石被用来切磨和抛光翡翠，产品通常看上去具均匀的玻璃光泽。然而，以较软的材料抛磨的老产品则会有“橘皮状”表面。这种小

17、尺度的不规则抛磨效果是由玉的多晶质结构所导致。在这种多晶质结构中，随即取向的每个颗粒以不同的硬度方向朝着抛光粉料。类似的“坑凹”现象也见于青金岩。 改用钻石粉后，不论是对不同硬度颗粒的混合物还是对单晶质的不同硬度方向，都能在所有方向上产生较均匀的抛磨效果。 在外力作用下，材料倾向于沿某些特殊的方向破裂形成平坦断面的性质，称为解理。 解理面平行于其结构弱面。 方向 一组 二组 三组 四组取向底面柱面菱面体八面体材料托帕石辉石方解石钻石、萤石解理分级 极完全解理 完全解理 中等解理 不完全解理 极不完全解 理解理面特点极易沿解理面分成薄片，解理面平整光滑很易裂成平面或小块，断口难出现可以裂成平面，

18、断口较易出现不易裂成平面，出现许多断口极少沿解理面分裂，肉眼一般看不到光滑平整闪光的平面可呈台阶状较平整闪光的平面不平整、不连续，带有油脂感无解理面，断口常不平整钻石、托帕石、萤石、方解石金绿宝石、正长石（柱石）磷灰石、锆石、橄榄石石英、碧玺、尖晶石解理面特点（宝石中没有此项解理）实例非宝石：云母片、石墨 一个矿物可有一种级别的解理，也可有两种级别的解理；可有一组解理，也可有多组解理。解理面上有珍珠光泽 鉴定：例如，真钻才会有白色的“胡须”，是打磨腰棱是产生的初试解理，有助于区别一些无解理的仿钻； 月光石的初试解理为蜈蚣状包体； 翡翠解理面的闪光翠性。 加工：利用解理面劈开宝石或去掉原石中质量

19、较次的部分； 在宝石切磨时，平行解理面不能抛光，至少要使刻面与解理面保持5以上的夹角，否则会产生粗糙不平的抛光面； 劈开钻石，避免胡须，破裂； 解理发育的宝石加工过程中用力要适度。 维护：尽管一些宝石的硬度很大，但由于解理发育，在受到外力作用时，极容易破裂，应避免碰撞和刻划 晶体在外力作用下，材料沿双晶结合面或包体聚集的平面破裂或裂开形成平坦的断面。产生的原因主要是包裹体沿某些晶体结构面出溶结晶，或是聚片双晶的结合面。裂理面平坦，缺少珍珠光泽。 红蓝宝石中常见底面或菱面体裂理。 宝石在外力作用下破裂形成的随机的无方向性的破裂面。 断口和解理是互为消长的，解理越发育，断口越不发育，反之亦然。解理

20、是结晶质材料的破裂特征，断口则在大多数宝石中都出现。而非晶质宝石的断口相当的典型，如玻璃的断口特征具鉴定意义。 贝壳状断口：例如玻璃破裂时，具有弯曲凹或凸面，形态似贝壳。这种断口发育在非晶质材料及解理不发育或极不发育的结晶质材料中，如天然玻璃、石英、绿柱石等。 锯齿状断口：发育在韧性纤维状结构的宝石（如软玉）的参差不齐、常呈锯齿状的破裂。还有平坦状断口、参差状断口、阶梯状断口等。利用断口鉴定宝石，如绿松石及其玻璃仿制品都具有贝壳状断口，但前者呈暗淡光泽，后者为玻璃-油脂光泽。玻璃常用来仿玉髓，但玉髓断口为蜡状光泽。 解理 矿物在外力作用下发生破裂晶体 沿一定结晶学方向裂开成光滑性质。有底面、

21、裂理 矿物在外力作用下发生破裂 晶体 沿双晶结合面发生，包裹体沿某些晶 断口 矿物在外力作用下发生破裂大多数宝石（晶体、非晶体） 随机的无方向性的破裂面。常见有贝壳状、锯齿状、平坦状断口、参差状断口、阶梯状断口 非晶质宝石的断口相当的典型，如玻璃的断口特征具鉴定意义 与解理互为消长，断口越发育，解理越不发育 柱面、菱面体和八面体4种取向。分为极完全、体结构面出溶结晶，或是聚片双晶的完全、中等、不完全、极不完全5个级别解理面平行于其结构弱面，解理面上有珍珠光泽 与断口互为消长，解理越发育，断口越不发育 结合面 裂理面平坦，缺少珍珠光泽。可不服从宝石本身对称性 不是固有性质，只有晶体中存在双晶结合

22、面或包体出溶面时才可能存在 1.解理面上无晶面条纹，且新鲜光亮；而晶面上有时可见晶面条纹，且暗淡。 2.矿物晶体打碎后，在平行解理面方向上可连续出现解理面；而在平行晶面方向上不一定出现与之平行的晶面。 解理面 宝石晶体上平整的面 解理面上无晶面条纹，且新鲜光亮 矿物晶体打碎后，在平行解理面方向上可连续出现解理面 平行晶面方向上不一定出现与之平行的晶面钻石的八面体面 部分刚玉沿菱面体方向发育裂理面，平行地面方向产生裂理 晶面 宝石晶体上平整的面 裂理面 宝石晶体上平整的面 结构面出溶结晶，或是聚片双晶的结合面。 不是宝石的固有属性 晶面上有时可见晶面条纹，且暗淡。沿双晶结合面发生，包裹体沿某些晶

23、体 韧性： 韧性从大到小的排序：软玉，硬玉，红宝石，蓝宝石，钻石，水晶，海蓝宝石，橄榄石，祖母绿，黄玉，月光石，金绿宝石，萤石。 金刚石是世界上最硬物质，但韧性不够。 锆石：H为6.57.5，但有纸蚀现象 软玉硬度虽低，但有强的韧性，能经受刚锤冲击。 集合体材料的韧性比较好，如软玉，硬玉适用于雕琢。 稳定性： 材料抵抗由光，热，化学反应造成物理或化学性质的变化的能力 琥珀在100摄氏度会变软； 欧泊受热会脱水、龟裂； 珍珠碰到汗水和化妆品会被腐蚀。 材料的耐久性取决于：硬度，韧性，稳定性。 六、比重：即相对密度 原理：阿基米德定律当物品完全浸入液体中时，所受到的浮力相当于所排开的重量。鉴定宝石

24、的测试方法：静水测重法，比重液法； 材料在空气中的重量于同体积水在4，一个大气压时的重量之比； 1立方厘米的水在4时的重量为1克； 琥珀：1.08,水晶：2.65,钻石：3.52。 1多孔、有机材料、塑料、拼合石及某些处理材料避免用此法 2不适用于大宝石 3重液的保护：避光、深色瓶、内放铜丝 4防止重液挥发、校正SG 5重液的毒性、通风、洗手，防止弄入眼中 6观察时平视 7测试完洗净、擦干、防止交叉感染 8.因为折射率相近，宝石轮廓不清晰，难取出，所以尽量先放在较重的液体中。 1适合较小宝石 2适合成包混装的宝石 3可以顺便观察宝石的颜色分布 1有毒有害 2价格昂贵（只适合小宝石），不适合大宝

25、石 3不适合多孔、有机和拼合宝石 测定宝石的近似相对密度值，这种方法快速而方便地区分外观非常相似的宝石材料。 重液名称 三溴甲烷（稀） 三溴甲烷 二碘甲烷（稀） 二碘甲烷 SG2.652.893.053.32指示矿物水晶 绿柱石粉红色碧玺翡翠 1.将宝石擦拭干净用镊子夹住宝石放入重液中，轻轻松开马上观测宝石的行为取出擦 干再测 2.在重液中漂浮说明宝石 SG重液SG 3.在重液中悬浮说明宝石SG=重液SG 4.在重液中下沉说明宝石SG重液SG 阿基米德定律。调试重液至完全悬浮，取比重夜称重，量体积，求比重 比重瓶上有体积标志 1调试重液：先将宝石放入某重液中，如下沉，则选较重的重液加入，否则选

26、较轻的加入；边加边搅动，停下来观察，再一滴滴的加直悬浮。 2取一比重瓶，清洗、晾干、称重（带瓶塞） 4确认瓶内无气泡后，称重 5计算比重:W2-W1/VW2W13将重液注入瓶内，充满，塞盖，让多余的液体从毛细管中溢出，并擦干其中W2-W1为液体的称重量，V为比重瓶的指示指数。 先称出空气中的重量A，再称出在水中的重量W SG=A/A-W如红宝石：SG=1.6/(1.6-1.2)=4方法：单盘天平、双盘天平、弹簧秤、直读比重天平 单步骤1称宝石在空气中的重量A 盘2将悬挂样品的支架放在天平盘上，将桥跨在盘上方并不接触盘，桥上放装2/3水的烧杯天3将支架悬丝末端的网兜浸没于水中，并不接触杯底和边部

27、，天平调零 平4将宝石放入网兜内，宝石完全浸没于水中，且不接触杯底和边部（缓慢，防止水溅出，消除气泡） 称宝石在水中的重量W 5计算SG=A/（A-W） 6重测2-3次验证 注意事项1样品干净无油污 2采用蒸馏水或凉开水，避免用自来水（气泡多） 3多孔宝石不宜 4只适用于大于1-2ct的宝石，小的误差大 5.天平精度要求高 弹 簧 秤 法适用步骤小雕件、大原石、很大的琢型宝石10-100 克重的1先用尼龙网兜装宝石，称在空气中重量A2准备一个大烧杯，充满2/3的水，如果宝石很大，可采用杆秤、大水桶等 3将宝石完全浸没水中（水中加洗涤剂1滴），消除气泡，称其在水中的重量W 4计算SG=A/（A-

28、W）空气重量水中重量 5重测 2-3次验证 适用大标本，多孔宝石（易吸水）不宜，要消除气泡、表面张力，用蒸馏水注意 双 盘 天 平1称宝石在空气中的重量A2取烧杯加蒸馏水2/3满，滴洗涤剂1滴消除表面张力步骤3将粗铁丝平分2半，一半挂右盘，一半挂左盘上方的挂钩上。取细铁丝平分，一半放右盘，一半作 宝石兜悬挂于悬丝末端 4将阿基米德桥跨在左盘上方并不接触盘，桥上放装2/3水的烧杯将支架悬丝末端的网兜浸没于水中，并不接触杯底和边部，调整右盘铁丝长度使天平平衡 5将宝石放入网兜内，完全浸没于水中，且不接触杯底和边部（缓慢，防水溅出，消除气泡）称宝石在水中重量W 6计算SG 静水称重法的优缺点和注意事

29、项： 1能快速准确地测定宝石比重，无复杂的计算 2无毒、无害、无污染、经济 1不能精确测定较小的宝石（小于0.5ct） 2多孔的宝石不适宜（尽量减少在水中测试的时间） 1多测几次 2样品干净无油污 3消除表面张力（水的选择、加洗涤剂、刷气泡） 4可用CCL4代替水 直读比重天平：不必计算，1-100ct兼可 宝石大小与测试方法的选择： 大小 大于2-3克拉 10-100克 更大 更小 1-100克工具单、双盘天平弹簧秤测量体积称重重液法直读比重天平 重量/体积=密度 球体：4*r*r*r/3（r是半径，如题目给的是直径，要先除以2） 立方体：a*a*a 长方体：a*b*c 圆柱体：h*r*r

30、七、光学性质 A.光的本质： 1)波粒二象性，电磁波横波 2)波长光谱色（400-700nm可见光） 3)振幅A光的强度 4)粒子性E=1240/nm 5)可见光波长3.26-1.59ev B.颜色 （400-430紫）（430-490蓝）（490-550绿）（550-590黄）（590-630橙）（630-700红） 单位：1nm=10-9m 自然光：在垂直光波传播方向的平面内，沿各个方向振动且振幅相等的光 平面偏光：在垂直光波传播方向的某一固定的平面内，沿一固定的方向振动的光波 C.折射，折射定律，折射率 1)折射：是从一种介质进入另一种具有不同光密度的介质时，传播方向发生改变现象。当光线

31、 从光疏介质进入光密介质时，光线偏向法线折射，折射角小于入射角。 2)折射定律：入射线，法线，折射线在同一平面内，对于给定的任何2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。 3)折射率=Sin入射角/Sin折射角 4)折射率也可表示为光在空气中的速度与某材料中的速度之比 5)RI:光在空气中的速度除以光在某材料的速度 D.反射，反射定律，反射率 1)反射：光在遇到不同介质的分界面时补折回的现象 2)入射线：反射线与法线在同一平面 3)入射角=反射角 4)反射率：指光在垂直介质分界面入射时，反射光的强度与入射光强度的百分比 5)R=（RI-1）2/（RI+1）

32、2钻石：17% 全内反射 1)当光线从光密介质进入光疏介质时，折射线偏离法线方向，折射角大于入射角，当折射角为90 时的入射角称为临界角；所有大于临界角的入射光线不能进入第二种介质而在原介质内发生反射，遵循反射定律：入射角等于反射角，光线将全部返回到光密介质而发生光的全内反射。 2)人们利用这一特性制造出许多光学仪器，也包括折射仪。折射仪的工作原理正是建立在全内反射 的基础上，它是用来测量宝石的临界角，并把读数直接换算成折射率的一种仪器。折射仪棱镜永远是光密介质，宝石永远是光疏介质。 3)在宝石加工中也会用到全内反射，例如钻石的标准圆多面体琢型，是按照理想比例切工，使光进 入宝石发生全内反射，

33、产生最大亮度和火彩。 向上均表现出相同的光线（各向同性），只有一个折射率值。特定频率的光波在均质体宝石中传播时，其传播速度不因光波在晶体中振动方向不同而发生改变。均质体的折射率值不因光波在晶体的振动方向不同而发生改变，其折射率值只有一个。自然光射入均质体后，基本上仍为自然光；偏光入射均质体后仍为偏光，而且其振动方向基本不变。若透明材料在正交偏光片间无论取向如何都是很暗的，那么它是各向同性的。等轴晶系的宝石有钻石、尖晶石、石榴石族及CZ、YAG、GGG等；非晶质宝石有欧泊、琥珀、各 种天然和人造玻璃、塑料等。 6个晶系的宝石均表现出定向的光性（各向异性）。光线通过这类非均质体宝石时，入射光线将分

34、解为两条，传播方向不同、振动方向相互垂直的平面偏振光，不同的平面偏振光的传播速度不同，即有不同的折射率值，两个折射率之间的差值称为双折射率值。各向异性宝石的双折射率，用最大折射率值（RI大）和最小折射率值（RI小）的差值来表示。 双折射率DR=RI大-RI小 双折射宝石包括三方、四方、六方、斜方、单斜、三斜6个晶系的宝石。当光线通过这类非均质体宝石时均表现出定向的光性（各向异性），入射光线将分解为彼此完全独立的、传播方向不同、振动方向相互垂直的平面偏振光，不同的平面偏振光的传播速度不同，即有不同的折射率值，两个折射率之间的差值称为双折射率值。双折射宝石包括一轴晶宝石和二轴晶宝石。一轴晶宝石（三

35、方、四方、六方）有一个方向不发生双折射，有一个光轴方向，称为一轴晶；二轴晶宝石（斜方、单斜、三斜）有两个方向不发生双折射，有2个光轴方向，称为二轴晶。RImax-RImin=DR如水晶：1.553-1.544=0.009（双折射率） 光轴：所有各向异性宝石都有(或2个不发生双折射的光向 一轴晶：三方、四方、六方晶系的宝石有一个方向不发生双折射，有一个光轴方向，称为一轴晶 二轴晶：斜方、单斜、三斜晶系的宝石有两个方向不发生双折射，有2个光轴方向，称为二轴晶。异同点 相同均质体宝石的光性一轴晶宝石的光性二轴晶宝石的光性 不同各向同性各向异性 2个折射率各向异性3个折射率 偏光镜表现 + 折射仪表现

36、二色镜 全暗四明四暗（牛眼干涩图、螺旋桨状黑十字） 四明四暗（单臂、双臂） 一条阴影边界2条阴影边界，一条动，一条不动 2条阴影边界，2条都动 无多色性可显二色性可显三色性 光率体：表示晶体中光波的振动方向与折射率的关系而建立的立体图形（线段表示振动方向的折射率大小）各向同性的宝石：光率体为球形 一轴晶：旋转椭球体No（常光）Ne（非常光）Ne垂直 No平行 双折射率高的宝石，台面应垂直光轴，从台面就不会看到刻面棱重影，显得清晰透明一轴晶和二轴晶宝石均为双折射，在折射仪和偏光镜的表现以及多色性为： 光性 光轴 晶系 宝石品种 折射仪表现阴影边界 各向异性 一轴晶（一个光轴） 六方 各向异性 二

37、轴晶（二个光轴） 斜方.单斜.三斜 绿柱石、磷灰石橄榄石、托帕石月光石、翡翠绿松石、蔷薇辉石 四方三方. 锆石、方柱石、刚玉、石英、碧玺 转动360时，出现两条阴影边界，其中 光性定义NeNo为正光性； 二色性 四明四暗 牛眼干涉图螺旋桨状干涉图 三色性 四明四暗 带色圈的黑色单臂或双臂 多色性 偏光镜表现正交偏光 干涉图 一条阴影边界移动，NeNo为负光一条固定不变。转动360时，出现两条都移动的阴影边界 性 Ng-NmNm-Np为正光性；Ng-NmNm-Np为负光性 宝石的光学性质 程度以及抛光质量和硬度有关。 矿物学中，通常按光泽强弱分为四个级别： 折射率折射率3折射率2.6-3折射率1

38、.9-2.6折射率1.3-1.9 光泽金属光泽半金属光泽金刚光泽玻璃光泽 宝石矿物铂、金、银、铜 乌钢石（针铁矿）、闪锌矿金刚石、锆石（亚金刚光泽）绝大多数宝石属于此类 树脂光泽：琥珀等软的具低折射率宝石 丝绢光泽：石膏和孔雀石等一些纤维状矿物 珍珠光泽：天然和养殖珍珠都是由晶质层组成，光从表面和近表面的晶质层反射。有时这种微细的结构引起晕彩。油脂光泽：软玉蜡状光泽：绿松石 透明度：指物质透过光的强弱的一种表现。吸收性强，透明度弱；吸收性弱，透明度强。 a)透明：能完全清晰地透视其他物体。如钻石、红宝石等能允许绝大部分的可见光透过晶体。 b)体。 c)d)不透明：宝石的晶体或块体基本上不透光。

39、如青金岩、绿松石、珊瑚等。 颜色，吸收光谱，多色性 颜色是决定宝石名贵和价值高低的基本和首要因素。是眼睛对光波的感应而在大脑中产生的感觉。可见光经物体选择性吸收后，其残余光的混合色即是该物体的颜色。 对宝石颜色的感觉取决于： 1) 2) 3)白光源反射、散射及改变这种光的物体接受光的人的眼睛和解释它的大脑。 三个条件缺一不可，否则就无颜色。 颜色三要素：颜色是色彩（红橙黄绿）及非色彩（黑白灰）的总和，不同的色彩在外观上可以从三个方面去观察：色调、饱和度、明度。 色调是彩色宝石间相互区分的特性，如红、绿或蓝色等的属性。色调与残余光的波长有关，通常用主波长来表示。例如某宝石主波长为600nm，则该

40、宝石显橙黄色。不同颜色的宝石其色调不同，相同颜色的宝石，色调上也会有差异。 饱和度是指色彩的纯净程度或鲜艳度。取决于颜色中白光的含量或比例。是宝石的鉴别特征，也为彩色宝石颜色分级的依据。 明度是指颜色的明亮程度，即光的强度或亮度。取决于宝石所反射或透射光的亮度。宝石对光的反射比或透射比越高，明度就越大。 利用分光镜观察宝石的残余色时，某些致色元素吸收了特定波长的光而产生的光谱间断，在可见光谱中出现的垂直黑带（吸收带）或垂直黑线（吸收线），根据吸收带或吸收线的位置和宽度，可以帮助确定宝石的致色元素，有助于区分宝石和了解宝石的致色成因。 可见光是电磁波谱中很窄的区段，波长范围为780-380nm，

41、由一系列颜色混合而成白色，大致波长如下：（红：780-630橙：630-590 处有强的吸收线。 B线与G线测的材料折射率的差值。 B线：红光，686.7nm，钻石RI=2.407 G线：紫光，430.8nm，钻石RI=2.451 钻石的色散值是两者之差，0.044 高色散的宝石，加工成刻面型宝石后，各小面上可闪烁出五颜六色的火彩。如钻石色散值0.044，为高色散宝石，按理想比例加工成圆多面形，在冠部小面可闪烁出橙黄色、蓝色等颜色的火彩来。黄:590-550绿：550-490蓝:490-440紫：440-380）。如翡翠的吸收光谱是在紫区437nm 色散级别 高色散0.030以上 中等色散0.

42、020-0.030 低色散0.020以下宝石种（部分天然宝石）金红石、翠榴石、钻石、高型锆铁铝、镁铝、尖晶石、橄榄石刚玉、祖母绿、碧玺、托帕石、水晶色散值范围0.280、0.057、0.044、0.0390.024、0.022、0.020、0.0200.018、0.014、0.015、0.014、0.013 绝大多数宝石为低色散宝石，高色散宝石较少，因此，色散值高的宝石，加工成型后，通常火彩较好，也是鉴 是透过冠部刻面观察时所见到的光被宝石反射而导致的明亮程度。它是由亭部刻面反射的光和从冠部表面反射的光和从冠部刻面表面反射的光共同造成的。亮度是内反射和外反射效应。 当光线从光密介质中进入光疏介质时，法线偏离折射，这时的折射角大于入射角。当入射角增加到折射线沿两介质之间的分界面通过时，即折射角达到90，这时的入射角称为临界角。 全内反射指当光线从光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于临界角，光线将发生全内反射，并遵循反射定律，留在光密介质中。