二色镜结构.

科技风2017年9月下经验交流D O I：10.19392/ki.1671-7341.201718243宝石的多色性及其在鉴定中的应用余炼钢德宏师范高等专科学校云南德宏678400摘要：多色性是指某些非均质透明有色宝石特殊体色效应，即从不同角度观察显示不同体色，分二色性和三色性，按颜色或色调深浅亦分为强、中、弱、无。

本文系统论述了宝石多色性的概论、光学机理，二色镜、偏光仪的结构、原理及操作方法，以及在观察宝石多色性中的应用：判断宝石的光性，鉴别某些外观相似的宝石种，以及区分天然及合成红宝石。

因宝石光性特征、裂隙、杂质包裹体的复杂多变，多色性的特殊观测现象须具体分析。

宝石的多色性很少是诊断性的，常作为一种辅助测试，与折射仪等其它仪器测试结果相互补充印证，以提高宝石鉴定的准确率。

关键词：多色性；光学原理；二色镜;偏光仪；宝石鉴定一、宝石多色性的概念及光学原理多色性是某些透明-半透明的有色宝石所拥有的特殊体色效应，即从不同方向观察宝石材料呈现不同颜色或色调。

如蓝宝石晶体顺其柱体处长方向呈蓝绿色，垂直延长方向呈蓝色。

又如堇青石具有极强的多色性，其原石体色为蓝-紫蓝色，转动堇青石肉眼观察即可见到至少两种反差较大的颜色色调:深蓝色和灰褐色（图1)。

图1堇青石多色性（紫蓝/黄褐色％多色性给有色宝石增添了观赏的亮点，但并非所有宝石都能显示多色性。

只有透明-半透明的非均质体有色宝石材料才可能显示多色性。

具体来说，根据材质光性特征将宝石分为均质体、非均质体和多晶质集合体（玉石）。

从理论上讲，均质体、集合体类宝石均无多色性，只有非均质体有色宝石才显示多色性。

其原理解析如下：自然光在垂直光波传播方向的平面内，沿各个方向都有等振幅的光振动，但当其进入非均质体宝石时，非均质体因各向异性而发生双折射，光线被分解成振动方向相互垂直、传播方向不同的两束偏振光（图2)，因材料对这两束偏振光吸收不同，吸收后的混合残余色光亦不相同，因而能看到两种颜色。

第七单元宝石鉴定仪器宝石鉴定中的常用的工具与仪器主要有宝石专用镊子、10X放大镜、宝石显微镜、手持式宝石手电筒，偏光镜、折射仪、二色镜、分光镜、查尔斯滤色镜、紫外荧光仪、热导仪、电子天平，以及部分大型仪器。

要求重点掌握常用工具和仪器的原理、结构、使用方法、观察结果解释。

1、镊子和手电筒镊子最好用不锈钢制造，夹子内侧要有齿槽，避免宝石滑脱。

宝石手电筒是宝玉石鉴定中方便实用的照明工具。

2、放大镜放大镜是宝玉石鉴定中最常用的一种工具，一般要求放大10X，因为一般宝石的净度都以10倍放大镜为标准。

使用方法；放大镜尽量贴近眼睛，然后把宝石向放大镜靠近，直到看清楚。

用10X放大镜观察宝石可以获得以下信息：（1）表面损伤—刻痕、凿痕和表面瑕疵（2）切磨质量—小面的准确性和对称性、弧面形宝石的圆度等。

（3）抛光质量—火痕、表面光洁度等。

（4）内部瑕疵和初始解理。

（5）包裹体类型和组合特征，与宝石结构、构造的关系。

（6）颜色的分布和生长线，以及某些人造宝石和弯曲生长线。

（7）由透过锆石、电气石、橄榄石等宝石的小面边棱重影而确定其较强的双折射率（8）拼合宝石的接合面、光泽的变化和扁平气泡等。

3、宝石显微镜用途：（1）放大。

（2）检查宝石表面，包括原石擦痕、蚀痕、三角座等特征以及双晶现象；琢型宝石的切磨质量，抛光质量；拼合宝石的特征等。

（3）检查宝石的内部，包括包裹体、生长线、颜色分布、全成宝石的气泡、瑕疵、初始解理和双折射率（小面边棱重影）等。

（4）使用上、下偏光片观察双折射率。

（5）使用单偏光观察多色性，每次只能看到一种颜色。

（6）用贝克线法、柏拉图法、实际厚度与真厚度比值法测定宝石的近似折射率值。

（7）用手提式分光镜代替目镜观测宝石的吸收光谱。

（8）上下偏光镜下再加锥光以观测宝石的干涉图。

（9）使用光度盘、分度镜、旋转台等进行宝石测定，包括晶面夹角，小面间夹角等。

（10）配上照像设备可进行显微照像。

4、折射率仪工作原理：折射率仪建立在全内反射原理的基础之上，它是靠测宝石的临界角值，并将它直接换算成宝石折射率值的仪器。

1、珠宝玉石含义：是指可以用来装饰品，工艺品或纪念品的各种（含）岩石矿物材料，是对天然珠宝玉石和人工宝石的统称，简称宝石。

2、天然珠宝玉石包括：天然宝石，天然玉石，天然有机宝石。

3、人工宝石包括：合成宝石（指完全或部分由人工制造且自然界有已知对应物的晶质体或非晶质体，其物理性质，化学成分和晶体结构与所对应的天然珠宝玉石基本相同）、人造宝石（指由人工制造且自然界无已知对应的晶质或非晶质体）、拼合宝石（由两块或两块以上材料经人工拼合而成，且给人以整体印象的珠宝玉石）、再造宝石（通过人工手段将天然珠宝玉石的碎片或碎屑熔压成具整体外观的珠宝玉石）。

4、天然珠宝玉石定义：a广义：适于琢磨和雕刻成精美首饰和工艺品的原料或成品，涉及珠宝两个范畴，包括无机宝石和有机宝石两大类。

b指自然界中，色彩艳丽，透明无暇，硬度大，化学性质稳定或透明度稍差但具有特殊光学效应的简单矿物晶体。

5、宝石的颜色：宝石对不同波长的可见光选择性吸收的结果。

6、矿物颜色分类：自色、他色、假色。

7、矿物颜色描述方法：单色法、二色法、类比法。

8、国际标准宝石定义：自然界中产出的具有美观、耐久、稀少性和工艺价值的矿物集合体，少数为非晶质体。

9、相对密度：宝石在空气中的重量与同体积水在4℃时的重量之比。

（测定方法：静水力学法、重液法）10、宝石的基本特征：美丽、耐久、稀少。

11、透明度分级：透明，亚透明，半透明，半亚透明，不透明。

12、宝石的光泽：蜡状~、树脂~、丝绢~、珍珠~。

13、火彩：白光通过加工成特定琢型的刻面型宝石后，产生的色散作用使白光分解成五颜六色闪烁光的现象，称为~。

14、影响火彩的因素：①色散越大，火彩越强。

②体色。

③切工。

15、宝石的特殊光学效应：a猫眼效应：宝石内部有一组定向排列的包裹体，当把宝石切磨成素面，在光下转动时，其表面产生一条明亮且平行移动的光带，称为猫眼效应。

只有具有猫眼效应的金绿宝石才能直接称为猫眼或猫眼石。

b星光效应：由多组密集定向排列的内含物对光的反射，在弧面型宝石表面呈现出多条相互交叉的光带，构成4射、6射、12射放射状星光图案的光学现象。

中国珠宝玉石质量检验师（CGC）主办机构：国家人事部、国家质量监督检验检疫总局，是国内官方最权威宝石鉴定证书。

珠宝玉石质量检验师（英文缩写CGC），又称国家注册鉴定师，是指经全国统一考试合格，取得质量检验师执业资格证书，并经注册从事珠宝业务活动的专业技术人员。

考试通过后，由国家质量监督检验检疫总局颁发人事部统一印制、人事部和国家质量监督检验检疫总局用印的珠宝玉石质量检验师执业资格证书，该证书全国范围有效。

珠宝玉石质量检验师考试制度从1997年开始实施，第一批质检师于1997年10月29日诞生。

截至目前，全国共有注册鉴定师797人。

国家对质量检验师执业资格实行注册登记，每三年注册一次，其间质检师必须一直从事与珠宝玉石质量检验有关的工作，并接受一定课时的再教育，以确保其不断更新知识，掌握最新的质量检验技术，保持较高的专业水平。

●报名条件1、取得珠宝玉石（含地质类）专业中专学历，从事珠宝玉石鉴定检验工作满5年；或非本专业中专学历，从事专业工作满7年。

2、取得相关专业大专学历，从事专业工作满2年；或非本专业大专学历，从事专业工作满4年。

3、取得相关专业本科学历，从事专业工作满1年；或非本专业本科学历，从事专业工作满3年。

4、取得相关专业硕士及以上学位，从事专业工作满半年；或取得非本专业硕士及以上学位，从事专业工作满1年。

5、受聘担任珠宝玉石（含地质类）专业工程师及以上专业技术职务者。

6、取得国外有较大影响的珠宝玉石检验的鉴定考试合格证书。

●考试科目《宝石学基础理论及有关法律法规》、《宝石学专业知识》、《宝石鉴定》、《钻石鉴定与分级》。

其中，前两门科目为理论考试，闭卷笔试；后两门科目为实践考试，需要考生使用仪器实际操作。

●考试时间考试每两年一次，一般在7月初进行。

单科考试时间为3小时。

CGC官方网址：科目：宝石学基础理论及有关法律法规宝石学专业知识（一）宝石学基础理论1. 基本度量单位* 掌握下列度量单位，表示方法，换算关系公制克拉（ct）毫克（mg）克（g）千克（kg）珍珠格令（c）毫微米（纳米）（nm）微米（μm）毫米（mm）米（m）温度（℃和k）毫升（m1）升（l）2．晶体学* 重点掌握下列概念：晶体、非晶体多晶质体（显微隐晶质、显晶质）结晶轴：对称轴、对称面、对称中心三大晶族、七大晶系及各晶系的对称特点* 掌握下列概念：双晶：接触双晶、穿插双晶、聚片双晶、轮式双晶晶面花纹：晶面条纹、蚀象及双晶纹* 了解下列概念：晶形：单形、聚形、开形、闭形实际晶体形态：歪晶、凸晶、弯晶及晶体的平行连生晶格常数、晶面符号、空间格子3．矿物学1 ）宝石矿物的化学成份* 掌握下列概念：矿物、矿物集合体矿物的晶体化学分类化学式（实验式与结构式）结晶水、结构水、吸附水类质同象2 ）宝石矿物的力学性质* 重点掌握下列概念及有关内容：密度、相对密度硬度、摩氏硬度计韧度、解理、解理分级裂理、断口、常见断口类型3 ）宝石矿物的热学、电学和磁学性质* 了解下列概念：热电效应、静电效应、压电效应、导热性、导电性4．光学、晶体光学* 重点掌握下列概念及有关内容：自然光、偏振光、正交偏光折射、反射、全反射、全反射临界角光泽：光泽分类、干涉、衍射、色散、散射、漫反射可见光光谱特征透明度：透明度分类荧光、磷光均质体、非均质体* 掌握下列概念及有关内容：颜色宝石颜色成因分类多色性、吸收性* 了解下列概念及有关内容：现代颜色成因理论、颜色的表证方法光率体、一轴晶光率体、二轴晶光率体、正光性、负光性、干涉图、干涉色5．宝石鉴定仪器* 重点掌握下列内容：放大镜：结构、类型、使用方法、应用范围二色镜：结构、原理、使用方法、应用范围、注意事项分光镜：结构、原理、类型、使用方法、注意事项偏光镜：结构、原理、使用方法折射仪：结构、原理、使用方法、应用范围、注意事项显微镜：结构、使用方法、应用范围、注意事项紫外荧光灯：应用范围、注意事项查尔斯滤色镜：原理、应用范围热导仪：结构、原理、应用范围、注意事项天平：静水力学法原理、使用方法、精确度、注意事项* 重液法近似密度测定，测试步骤、注意事项* 掌握下列内容：浸油的配制方法、应用范围、注意事项硬度笔：使用方法、注意事项交叉滤色镜：结构、应用范围* 了解下列内容：重液配制方法折射仪光源类型干涉球和石膏试板的应用红外光谱仪、X 一射线荧光光谱仪、拉曼光谱仪、电子探针、阴极发光在宝石学中的初步应用（二）宝石学专业知识1．宝石学专业基础* 重点掌握下列内容：宝石：宝石定义、宝石属性、宝石分类、宝石定名宝石的特殊光学效应：猫眼效应、星光效应、变彩效应、变色效应定义、产生原因、质量评价宝石内部特征：包裹体类型及特点、色带、聚片双晶纹、生长纹理、愈合裂隙等在宝石中的表现形式2．宝石各论* 重点掌握下列内容：以下宝石的化学成分，晶系、结晶习性、基本性质，鉴定方法及其与相似宝石的鉴别，与合成宝石的鉴别，与人工优化品、仿制品的鉴别，常见琢型，质量评价钻石、红宝石、蓝宝石、祖母绿、金绿宝石( 猫眼、变石)石榴石族宝石、长石族宝石、绿柱石族宝石、橄榄石、托帕石、锆石、尖晶石、碧玺、水晶翡翠、软玉、欧泊、孔雀石、绿松石、青金岩、石英质玉石、蛇纹岩* 掌握下列宝石的基本性质及鉴定方法：辉石族、方柱石、坦桑石、磷灰石、堇青石、红柱石、赛黄晶、符山石、萤石、绿帘石、天然玻璃木变石、独山玉、菱锰矿、硅孔雀石* 了解下列宝石的名称及主要特性：柱晶石、榍石、金红石、透闪石、矽线石、硼铝镁石、方钠石、蔷薇辉石、大理石、蓝晶石、蓝锥矿、鸡血石、寿山石、冰州石、阳起石、磷铝锂石、斧石、蓝铜矿、锡石、紫硅碱钙石、硅硼钙石、硅铍石、黄铁矿、赤铁矿、金红石、锡石、闪锌矿、天青石、白钨矿、蓝柱石、磷铝钠石、塔菲石等。

宝石鉴定仪器常规仪器放大镜（10倍）、显微镜、折射仪、分光镜、偏光仪、二色镜、滤色镜、紫外灯、热导仪、反射仪。

一、宝石的折射率1、光的折射与折射率当光线从一介质传播到另一介质时，传播方向将发生改变：折射率：n 为第二介质相对第一介质的折射率，空气的折射率视为1。

宝石的密度都要高于空气，入射角i>折射角γ因此折射率 n > 1基本概念晶体可用空间格子表示，即平行六面体（在三维空间可以划分出的最小重复单位)。

矿物的折射率性质与结晶参数具有一致性。

由折射率组成的面为一圆球体，称为光率体。

在光率体中，垂直光率体的圆切面方位称为光轴方位。

均质体与非均质体1）高级晶族（等轴晶系）的折射率结晶特点：a=b=c折射率特点：Na=Nb=Nc即只有一个折射率N等轴晶系光率体各方位的切面均为圆，有多个等同光轴，称为等轴晶高级晶族只有一个折射率N光性上称为均质体均质体包括：等轴晶系矿物非晶质物质（玻璃）2）中级晶族（三方、六方、四方）结晶特点：a=b ≠c对应折射率Na=Nb ≠Nc即有两个折射率：Ne 、No光率体为一椭球体，垂直C 轴切面是一圆，其余均为椭圆表现为非均质性。

中级晶族光率体可切出一个圆，只有一个光轴，称为一轴晶；直立轴代表光轴方向，该方向的折射率值为非常光的折射率，用Ne （extraordinary)表示。

一束折射率随人射方向改变。

垂直光轴的圆切面各方向的折射率值相等，为常光的折射率，用No （ordinary ）表示。

一γsin sin i n =束遵守折射定律,折射率不随人射方向改变。

介于两者之间的为Ne‘No小于Ne时为正光性，No大于Ne时为负光性。

双折率等于Ne-No的绝对值。

3）低级晶族（斜方、单斜、三斜）结晶特点：a≠b≠c因此，折射率为Na≠Nb≠Nc写为：Ng、Nm、Np其中Ng>Nm>Np，Ng-Nm大于Nm-Np时为正光性，Ng-Nm小于Nm-Np时为负光性。

常规宝⽯鉴定仪器常规宝⽯鉴定仪器尽管有经验的宝⽯学家和从业者凭⾁眼观察能对某些宝⽟⽯作出鉴别，但⼤多数情况下，尤其是⼀些外观极相似的宝⽯，还是需要借助放⼤设备和某些常规仪器检测宝⽯物理、化学等各项特征，才可能予以正确定名。

现今合成宝⽯的制造技术⽇益提⾼，某些宝⽯优化处理⽅法⽇⾄完善，促使⾼科技领域中许多新型仪器设备逐渐为宝⽟⽯鉴定所⽤。

宝⽟⽯鉴定的主要⽬的和意义是：根据国际和国家标准，采⽤相应科技⽅法测试出各种宝⽟⽯的参数，同时对宝⽟⽯的质量作出公正客观的评价，规范和发展宝⽟⽯市场，维护供销双⽅的利益。

珠宝鉴定的特殊性在于必须是⽆损鉴定。

对于珠宝成品则要求更为严格，绝对禁⽌切⽚、碎样以⾄刻划，因⽽珠宝鉴定仪器具有专门性和针对性。

宝⽟⽯鉴定⽅法分两种：即常规检测⽅法和实验室⼤型仪器检测⽅法。

我们将为⼤家介绍⼀般宝⽯实验室（或检测站）常⽤的宝⽟⽯鉴定仪器的简单结构、原理、使⽤⽅法和注意事项；介绍⼀些检测中有⽤的化学试剂和新型仪器在宝⽟⽯鉴定中的⽤途。

常⽤的仪器有以下⼏种：⼀、镊⼦、放⼤镜⼆、显微镜三、折射仪四、偏光镜五、分光镜六、⼆⾊镜七、紫外灯、滤⾊镜、热导仪⼋、天平、重液、⼀、镊⼦和放⼤镜（⼀）、镊⼦镊⼦是⼀种长16cm左右具尖头的夹持⼯具，内侧常有凹槽或“＃”纹以夹紧和固定宝⽯。

常见的镊⼦有带锁和不带锁两种。

使⽤：镊⼦应平⾏宝⽯的腰部，应⽤拇指和⾷指控制镊⼦的开合，⽤⼒须适当，过松夹不住，过紧会使宝⽯“蹦”出。

各种镊⼦在使⽤中的优点：1．带槽镊⼦有利于固定宝⽯，主要⽤于彩⾊宝⽯和⼤钻⽯。

2．“＃”纹镊⼦（不带槽），主要⽤于钻⽯4C分级，避免槽对其净度和切⼯分级造成影响。

3．带锁镊⼦，有利于长期固定宝⽯位置。

4．不带锁镊⼦，灵活⾃如，但由有经验⼈⼠使⽤较为适宜。

（⼆）、放⼤镜宝⽯放⼤镜是最常⽤、最简便的鉴定⼯具，它的正确使⽤是宝⽯⼯作者的基本技能。

⼿持式放⼤镜⼀般是由两个或三个双凸镜⽚与不锈钢套组成，倍数不等。

宝石仪器鉴定学习目标：掌握各种仪器的工作原理、结构及使用方法，熟悉各种仪器的用途和适用范围。

最终能对仪器上出现的现象进行解释。

教学内容：包括折射仪、分光镜、二色镜、显微镜、偏光镜、荧光仪、滤色镜，各种相对密度测试等仪器相关的内容进行讲解，列出操作步骤，并对仪器鉴定中出现的相关现象进行解释。

练习题：1．名词解释折射全内反射临界角色散自色性他色性多色性一轴晶二轴晶平面偏振光干涉图荧光磷光相对密度2．问答题（1）简述折射仪工作原理及其适用范围。

（2）简述分光镜的用途及操作步骤。

（3）简述偏光镜的结构及其现象解释。

（4）简述二色镜使用中的注意事项。

（5）简述荧光仪和滤色镜在宝石鉴定中的作用。

（6）简述宝石相对密度测试的两种方法及其操作步骤。

第一节折射仪主要用来测定宝石折射率值的一种仪器仪器结构工作原理操作要领现象解释主要用途局限性一、仪器结构折射仪主要由高折射率棱镜（铅玻璃或立方氧化锆）、棱镜反射镜、透镜、标尺（内标尺或外标尺）和目镜等组成。

图2-1-2折射仪结构折射仪的工作原理是建立在全内反射的基础上。

该仪器是测量宝石的临界角，并将读数直接转换成折射率值。

图2-1-3图2-1-4图2-1-4-1图2-1-5 不同宝石的临界角产生全反射的条件：1．折射仪的高折射率棱镜必须为光密介质2．待测宝石为光疏介质3．接触液使棱镜与待测宝石之间形成良好的光学接触三、操作要领宝石折射率的测试图2-1-8宝石测试的操作过程1．接通电源、打开仪器2．用酒精清洗宝石和棱镜3．在折射仪棱镜上点一滴接触液（直径约2mm为宜），使用钠光照明，可见油的阴影边界4．宝石最大的台面放入棱镜上，浸油使宝石和棱镜之间形成良好的光学接触5．眼睛靠近目镜可观察阴影区和明亮区并读数，读数保留小数点第三位6．按顺序转动宝石360°，经验丰富者可转动宝石0°、45°、90°进行观察和读数7．测试完毕，将宝石轻推至金属台上，取下宝石8．清洗宝石和棱镜四、现象解释图2-1-13折射仪中的现象图示1．测宝石在折射仪上转动360°时始终只有一条阴影边界（固定不变），说明该宝石为各向同性宝石（单折射宝石）。

第二章二色镜二色镜是用来专门观察宝石多色性的一种常规仪器，也可以辅助判断有色宝石的光性。

●冰洲石二色镜●伦敦二色镜◆二色镜的原理当自然光进入非均质体宝石时，分解成两束振动方向相互垂直的偏振光，这两束光各自的传播方向也不同。

非均质有色宝石的各向异性导致了宝石对不同振动方向的光的吸收不同，只要能将这两种振动的光分离开，就可能看到不同的颜色。

一轴晶宝石有两个主折射率，宝石差异选择吸收使宝石有两种不同颜色或不同色调，具二色性。

二轴晶宝石有三个主折射率，宝石差异选择吸收使宝石有三种不同颜色或不同色调，具三色性。

蓝宝石，一轴晶，浅蓝、深蓝。

堇青石，二轴晶，淡蓝、淡黄、深紫蓝色。

◆冰洲石二色镜的结构常用的二色镜是由玻璃棱镜、冰洲石菱面体、通光窗口和目镜所组成。

冰洲石具有极强的双折射，双折率0.172，可将穿过非均质宝石的两束平面偏振光进一步分开；冰洲石长度正好可使观察者通过目镜同时观察到两束平面偏振光的颜色。

◆冰洲石二色镜的使用方法1、将样品置于小孔前，样品尽量靠近小孔。

以防样品表面反射光进入小孔。

2、用白光光源（阳光、白炽灯）透射样品，使经过样品的光进入小孔。

3、眼睛靠近二色镜，边转动二色镜边观察两个窗口颜色变化。

◆伦敦二色镜●结构两片具有相互垂直振动方向的偏振片相拼接制作成简易二色镜。

●特点仪器小而轻巧可用于原石、晶体及较大的成品宝石，成包的小宝石可一道观察。

◆现象与结论●始终出现一种颜色，样品为各向同性（均质体宝石）。

●出现两种颜色或色调，样品为各向异性（非均质体宝石）。

●出现三种颜色或色调，样品为二轴晶宝石。

◆多色性级别的划分多色性只出现在有色的非均质体宝石中，通常单晶宝石的颗粒越大、颜色越深，多色性越明显。

宝石多色性的强弱通常可以分为四级：●强：肉眼可见宝石不同方向的色差。

堇青石、红柱石。

●中：肉眼难以观察到多色性，但二色镜下观察明显。

红宝石。

●弱：二色镜下能观察到多色性，但不明显。

紫晶、橄榄石。

●无：二色镜下不能观察到多色性。