宝石中的光影世界

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  如果说,石头是上帝随手捏就的,那么,矿物晶体就是上帝用尺子丈量、精心设计出来的。作为矿物中极少数的宝石,更是难得的精品,它们历经亿万年水与火的洗礼,以最美丽的姿态展现在人类面前。宝石之美,不仅在于材质之美、颜色之美、工艺之美;而且有些宝石具有特殊的光学效果,称得上是美中之美。
  总的说来,宝石中的光学效应主要包括火彩效应、变彩效应、猫眼效应、星光效应、荧光效应和磷光效应等。下面,让我们一一欣赏。
  火彩——最耀眼的光芒
  在评价某些宝石的好坏时,业内人士常用到一个字——“火”。如果这种宝石很耀眼,就表明“火好”。这里所说的“火”,可不是点燃的火焰,也不是矿物学中的“光泽”,而是光线变化造成的特殊效果。
  比如钻石,它具有很强的色散能力,也就是说,当一束白光射入刻面宝石以后,经反射或透射出宝石时,因白光中不同颜色的光具有不同的波长,会具有不同的折射率,从而使白光分解,呈现出一系列带颜色的色谱,这种现象叫色散效应。某些切工较好的钻石在转动时,由于观测者、光源和宝石三者之间的相对位置发生了变动,这种奇特的光芒还会闪烁不定,这种现象叫宝石的闪烁效应。
  
  当色散效应和闪光效应同时表现出来的时候,就成为“火彩”,即反射出五光十色、光怪陆离的彩光。“火彩”越强烈,意味着宝石的色彩越艳丽、迷人,这不仅要求宝石材料必须有足够高的色散值,更要有合适的切割和设计,切割面的多少、面与面之间的角度都必须遵循该宝石的光学性质,只有这样,才能充分展现其内部的火彩。比如,钻石的折射率是2.417,色散值是0.044,科学家研究发现,翠榴石(石榴石的一种)的色散能力比钻石还强,它的折射率是1.888,色散值达到了0.057。经过精心设计和切割之后,翠榴石可以表现比钻石更强烈的火彩,所以,它被人们称为“世界上最耀眼的宝石”。
  变彩——游移的彩虹
  我国历史上最著名的美玉——和氏璧,史书上称其为“侧而视之色碧,正而视之色白”。意思是说,如果从不同的角度看和氏璧会看到不同的颜色。遗憾的是,和氏璧后来下落不明,我们只能根据古人的描述来推测它的成分。有学者认为,和氏璧应该是月长石;还有人认为,它是欧泊。
  月长石,也称月光石,其中含有钙、钠、铝、硅等元素。当我们从不同的角度观察它时,可以看到白色至淡蓝色的变化,犹如朦胧的月光一般,故而得名月光石。之所以出现这种现象,是由于月光石中含有钙长石和钠长石两种长石,在钙长石的晶格中,钠长石分子作为细微的包裹体定向排列,引起光线发生散射和干涉,从而导致宝石颜色上的变化。
  欧泊,主要成分是含水的二氧化硅,又称“蛋白石”。观察欧泊时,你会发现,欧泊可以
  在淡蓝色、深蓝色、浓绿色、浓紫色等多种颜色之间来回变换。欧泊也是宝石家族中名副其实的“色彩之王”。由于欧泊中的二氧化硅就像是紧密堆积在一起的小球一样,在三维空间中规则排列,形成了一个天然的三维光栅;当受到白色光线照射时,随着入射角度的变化,光波遇到障碍物后,会偏离原来的直线传播方向,不同波长的单色光不断发生衍射;于是,我们看到了五颜六色的彩光。
  猫眼——暗夜中的精灵
  印度洋上的岛国斯里兰卡盛产一种特殊的宝石,工匠们将这种宝石的顶部切割成弧形;在光照之下,这种宝石中会出现一道明亮的光带;转动宝石,光带也随之闪动。人们称这种闪光为“活光”,它就像是黑夜之中的猫眼一样,闪出一丝亮光。在宝石学中,这种奇特的光学现象叫猫眼效应。这种宝石则被称为猫眼石。
  斯里兰卡的猫眼石,其实是金绿宝石的一种,这是一种十分罕见的铍、铝氧化物矿物。具有猫眼效应的金绿宝石是宝石中的珍品,颜色有淡绿色、淡黄色等,呈半透明至透明状,被斯里兰卡人尊奉为国石。其实,具有猫眼效应的不只是猫眼石,有些红柱石、磷灰石、祖母绿、蓝宝石、虎睛石、石英、碧玺、坦桑石也具有猫眼效应,比如澳洲猫眼石,其实在澳大利亚所指的就是黑色欧泊。
  猫眼效应是如何形成的呢?在矿物形成过程中,某些矿物偶尔会带有平行排列的长条状包裹体,或者是含有一些紧密平行排列的纤维,如果把这样的矿物切割打磨成圆顶状,强烈的光线在透过矿物时,经过光的反射和散射作用,就会产生一条细窄、明亮的光带。宝石工艺师们总结的经验是,要想产生理想的猫眼效应,应将宝石切磨成弧面形,宝石底面要平行于其中所含的包裹体和纤维,并尽量使包裹体和纤维位于宝石的中间位置。
  星光——璀璨的星空
  试想一下,如果在宝石中所含的平行排列的长条状包裹体或紧密平行排列的纤维不只是一组,而是两组或三组,那会出现什么情况呢?
  在强光照射下,你会发现,那些细窄、明亮的光带交叉在一起,像夜空中闪亮的星光一样神秘而充满魅惑。世界上最著名的一颗蓝宝石,名为“昆士兰黑星”。这颗蓝宝石之所以如此有名,不仅因为它的个头大,切割后仍重达733克拉;而且在于,在光线的照射之下,被打磨成弧面形状的宝石顶部会出现6道交叉的亮线。这种现象被称为宝石的星光效应。
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