Всеобъемлющее руководство по кристаллическим свойствам драгоценных камней, включая цвета, блеск, прозрачность, люминесценцию, дисперсию, механические и физические свойства

Раскройте секреты цвета и игры света драгоценных камней с помощью нашего путеводителя. Узнайте, как образуются кристаллы и каковы их свойства, такие как прозрачность и твердость. Откройте для себя советы по идентификации драгоценных камней и расширьте свои знания о ювелирных украшениях для своего бизнеса или индивидуальных проектов. Идеально подходит для тех, кто знает толк в ювелирном деле, и для тех, кто любит блеск.

Исчерпывающее руководство по оптике, механике и физическим свойствам кристаллов

характристики, включая цвета, блеск, прозрачность, люминесценцию, дисперсию, спайность, твердость, термические свойства

Введение:

В этом руководстве для ценителей ювелирных украшений описаны оптические свойства кристаллов, механические свойства и физические характеристики, необходимые для драгоценных камней. Он необходим для ювелирных магазинов, брендов, ритейлеров, дизайнеров и платформ электронной коммерции. Узнайте о дисперсии цвета, плеохроизме и люминесценции в оптике кристаллов. Поймите значение прозрачности, блеска и коэффициента преломления. Погрузитесь в изучение твердости, плотности и прочности, влияющих на долговечность драгоценных камней. Это руководство поможет вам отличить подлинные драгоценные камни, что очень важно для ювелиров, работающих на заказ, и знаменитостей, ищущих уникальные изделия. Пополните свою коллекцию знаниями о свойствах, определяющих привлекательность и ценность драгоценных камней.

Раздел I Определения оптических терминов, относящихся к кристаллам

В природе цвет или форма кристаллов часто сразу привлекают наше внимание, направляя нас на их поиски. За долгие годы мы обнаружили, что кристаллы могут иметь множество форм и цветов. С развитием современных технологий возникла дисциплина, называемая кристаллографией. Если вас больше интересуют кристаллы, вы можете прочитать или изучить более специализированные книги.

В этом разделе мы кратко рассмотрим явления, наблюдаемые при просмотре хрустальных драгоценных камней в условиях освещения, и профессиональные термины, используемые для описания этих явлений.

1. Цвет кристаллов

1.1 Определение цвета

Цвет - это визуальная характеристика, обусловленная воздействием света на человеческий глаз, помимо пространственных свойств. Эта визуальная характеристика зависит от распознавания цвета наблюдателем и условий освещения (рис. 2-3-1).

Цвет в геммологии обычно выражается как цвет камня после поглощения видимого света или может быть описан как дополнительный цвет камня (рис. 2-3-2) после селективного поглощения видимого света при естественном освещении (рис. 2-3-3).

При практической визуальной идентификации четкое определение оттенка драгоценного камня помогает быстро отличить драгоценные камни от их имитаций, а также отличить некоторые природные драгоценные камни от их улучшенных версий.

1.2 Ключевые моменты для наблюдения за цветом

① Наблюдайте за цветами, используя отраженный свет. Если есть искусственный источник света, это можно сделать под профессиональной колориметрической лампой с постоянной цветовой температурой. Если искусственного источника света нет, можно наблюдать в тени в солнечный день. Обычно рекомендуется проводить наблюдения утром, так как вечером лучше не наблюдать за цветами драгоценных камней из-за слабого света.

② Наблюдайте за окружающей средой на нейтральном черном, белом и сером фоне.

③ Другие неупомянутые факторы не влияют на результаты наблюдения за цветом.

1.3 Методы описания цвета

Геммология - междисциплинарный предмет, и описание цветов драгоценных камней часто опирается на методы, используемые для описания цветов минералов. Обычно используются стандартные колориметрические, биномиальные и аналоговые методы. Для некоторых драгоценных камней с неравномерным распределением цвета необходимо также специально указать на явление неравномерности цвета, которое обычно называют цветовой полосатостью, когда цвет распределен полосами или переплетениями (в некоторых камнях это явление направленное и требует наблюдения за камнем в проходящем свете) (рис. 2-3-4, рис. 2-3-6).

(1) Стандартная хроматография

Используйте стандартные цвета (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый), а также белый, серый, черный и бесцветный для описания цвета минерала (Рисунок 2-3-7 ~ Рисунок 2-3-17).

(2) Биномиальный метод

Когда цвет минерала более сложный, для его описания можно использовать два цвета. Например, фиолетово-красный - это преимущественно красный с фиолетовым оттенком (рис. 2-3-18). Для драгоценных камней с неоднородной окраской также можно использовать биномиальный метод для описания каждой цветовой категории, но при этом необходимо учитывать, что цвета распределены неравномерно (рис. 2-3-19).

(3) Метод аналогов

Драгоценные камни можно сравнить с обычными предметами, чтобы описать цвет минерала, например, оливково-зеленый (рис. 2-3-20).

Метод аналогии - это широко используемый способ описания цветов на рынке торговли драгоценными камнями, такими как лондонский голубой топаз (рис. 2-3-21) и швейцарский голубой (рис. 2-3-22).

Некоторые из этих сравнительных цветовых терминов отражают качество драгоценных камней, например, васильковый синий для сапфиров (рис. 2-3-23) и королевский синий (рис. 2-3-24). Красный цвет для рубинов (рис. 2-3-25) и красный цвет для голубиной крови и т. д.

Рисунок 2-3-25 Красный рубин цвета голубиной крови. Красный цвет голубиной крови - самый ценный цвет рубина, означающий богатый, насыщенный, однородный чистый красный цвет без явных других оттенков, таких как синий или коричневый, но с очень легким оттенком фиолетового в пределах допустимого диапазона. Телесный цвет драгоценного камня проявляет сильную флуоресцентную реакцию под ультрафиолетовым светом.

Рисунок 2-3-25 Красный рубин цвета голубиной крови. Красный цвет голубиной крови - самый ценный цвет рубина, обозначающий богатый, насыщенный, однородный чистый красный цвет без явных других оттенков, таких как синий или коричневый, но с очень легким оттенком фиолетового в пределах допустимого диапазона. Телесный цвет драгоценного камня проявляет сильную флуоресцентную реакцию под ультрафиолетовым светом.

120 декабря 2014 года GRS (Швейцарская геммологическая лаборатория) объявила новый цвет "Scarlet" (императорский красный) для описания красного цвета мозамбикских рубинов. Алые рубины - это определенные мозамбикские рубины, имеющие яркий красный цвет с оранжевым оттенком, причем флуоресценция такого рубина не влияет на цвет самого камня (рубины типа B).

GRS классифицирует рубины на два типа: Рубины типа A и рубины типа B.

Рубины типа А относятся к рубинам из Мозамбика, которые демонстрируют значительную флуоресценцию и по цветовым характеристикам схожи с рубинами типа В, известными как рубины "голубиная кровь". Такое название они получили потому, что по цвету напоминают высококачественные рубины "голубиная кровь" из Мьянмы.

Рубины типа B - это рубины GRS типа "Scarlet" (Императорский красный), в сертификате которого мозамбикские рубины (тип B) описываются как ярко-красные, а в дополнительных сертификатах даются дополнительные описания.

5 ноября 2015 года SSEF и Gubelin Gem Lab объявили о достижении консенсуса в отношении профессиональных терминов для описания красных и синих сапфиров, красного цвета голубиной крови и королевского синего. Кроме того, эти термины описывают только цвет и чистоту без какой-либо обработки (нагревания или заполнения), без видимых темных включений. Красные и синие сапфиры должны обладать равномерным цветом и ярким внутренним отражением.

2. Блеск кристаллов

2.1 Определение блеска

Способность поверхности отражать свет и блеск зависит от степени полировки поверхности и показателя преломления. Такие термины, как "блеск" или "яркость", часто используются на рынке для замены технического термина "блеск".

При практической визуальной идентификации блеск может помочь нам быстро отличить драгоценные камни от их имитаций, а также помочь отличить некоторые природные драгоценные камни от их обработанных аналогов.

2.2 Основные моменты при наблюдении за блеском

① Наблюдайте за блеском в отраженном свете.

② При наблюдении за кристаллами обращайте внимание на влияние рисунка граней кристалла на блеск.

Как правило, блеск обработанных драгоценных камней лучше, чем у их кристаллов (рис. 2-3-26).

③ При обработке драгоценных камней может возникнуть разница в твердости полировочного материала или в направлении и разнице в твердости самого материала, что приводит к разнице в блеске одних и тех же драгоценных камней.

④ Для кристаллических драгоценных камней при одинаковых условиях полировки чем выше показатель преломления камня, тем сильнее его блеск. Агрегатные драгоценные камни могут иметь разный блеск из-за своего состава (рис. 2-3-27).

⑤ Отсутствие других факторов не влияет на результаты наблюдения за блеском.

Рисунок 2-3-27 Драгоценные камни с разным блеском (слева показаны различные сорта драгоценных камней, которые имеют разный блеск при одинаковых условиях полировки из-за различий в показателе преломления. Справа показаны рубины и аметисты; у рубинов коэффициент преломления выше, чем у аметистов, поэтому при одинаковых условиях полировки рубины имеют более сильный блеск, чем аметисты).

2.3 Методы описания блеска

В этой книге рассматриваются восемь типов блеска драгоценных камней. Скопления, которые можно увидеть в кристаллах, включают металлический блеск, субметаллический блеск, адамантиновый блеск, стекловидный блеск и жирный блеск (который легко заметить в местах повреждения кристалла). Другие типы блеска чаще всего встречаются в агрегатах или органических драгоценных камнях, о чем будет рассказано в последующих главах.

(1) Металлический блеск

При наблюдении кристаллических драгоценных камней в отраженном свете металлы или некоторые драгоценные камни могут демонстрировать очень сильное отражение (большая часть падающего света претерпевает спекулярное отражение), например золото, серебро и пирит (рис. 2-3-28). Это можно понимать как интенсивность отражения, сходную с интенсивностью отражения обычных металлов.

(2) Алмазный блеск

При наблюдении за кристаллическими драгоценными камнями в отраженном свете наиболее сильное отражение наблюдается у таких камней, как алмазы (рис. 2-3-29). В реальном анализе идентификации драгоценных камней мы считаем, что камни с коэффициентом преломления (данные, полученные с помощью профессиональных приборов для тестирования драгоценных камней, таких как рефрактометры или рефлектометры) более 2,417 имеют алмазный блеск после полировки. Суббриллиантовый блеск (рис. 2-3-30, 2-3-31) находится между алмазным и стеклянным блеском, при этом камни с показателем преломления от 2,417 до 1,780 имеют суббриллиантовый блеск после полировки.

(3) Стеклянный блеск

При наблюдении за кристаллическими драгоценными камнями в отраженном свете большинство из них демонстрируют этот тип блеска, например изумруды, хрусталь, турмалин и т. д. (рис. 2-3-32 и 2-3-34). При анализе идентификации драгоценных камней с показателем преломления от 1,45 до 1,78 мы считаем, что после полировки они имеют стеклянный блеск, который можно понимать как интенсивность отражения, аналогичную интенсивности отражения стеклянной поверхности. При одинаковых условиях полировки, чем ниже показатель преломления, тем слабее стеклянный блеск, который можно назвать слабым стеклянным блеском; и наоборот, чем выше показатель преломления, тем сильнее стеклянный блеск, который иногда называют сильным стеклянным блеском.

(4) Жирный блеск

При наблюдении за кристаллическими драгоценными камнями в отраженном свете некоторые камни могут демонстрировать это явление на своей кристаллической грани. Напротив, у большинства драгоценных камней этот блеск проявляется на неровных участках, вызванных внешними повреждениями (это явление можно описать профессиональными терминами, такими как трещина или неразвитая спайность) (рис. 2-3-35 и 2-3-36). Его можно понимать как интенсивность отражения, сходную с интенсивностью отражения на жирной поверхности.

3. Прозрачность кристаллов

3.1 Определение прозрачности

Способность объекта пропускать видимый свет. Толщина и цвет кристалла влияют на оценку прозрачности драгоценного камня. Как правило, для цветных кристаллов драгоценных камней чем толще кристалл, тем хуже его прозрачность.

В реальной визуальной идентификации прозрачность не может использоваться как самостоятельный фактор, помогающий быстро отличить драгоценные камни от их имитаций; чаще всего она выступает в качестве одного из факторов оценки качества драгоценных камней.

3.2 Ключевые моменты для соблюдения прозрачности

① Используйте проходящий свет для наблюдения за прозрачностью; при этом важно, чтобы интенсивность проходящего света была близка к интенсивности естественного света. При отклонении интенсивности наблюдательного и естественного света часто возникают ошибки.

② Если драгоценный камень содержит явные включения (примеси), они уменьшают или вызывают неравномерную прозрачность.

③ Для камней одинаковой толщины, чем темнее цвет, тем меньше прозрачность; Для камней одинакового цвета, чем больше толщина, тем меньше прозрачность.

④ Другие не упомянутые факторы не влияют на результаты наблюдения за прозрачностью.

3.3 Описание методов обеспечения прозрачности

В зависимости от степени пропускания света прозрачность делится на пять уровней: прозрачный, полупрозрачный, полупрозрачный, микропрозрачный и непрозрачный.

(1) Прозрачный

При наблюдении самоцвета в проходящем свете он кажется в целом ярким, а по сравнению с фоном яркость центральной части самоцвета либо соответствует фону, либо немного превышает его. В то же время контуры граней темнее (рис. 2-3-37 - рис. 2-3-39).

Предметы, расположенные с той же стороны, что и пропускающий свет, видны сквозь драгоценный камень более четко.

Для ограненных драгоценных камней значение прозрачности заключается в том, что грани и грани павильона хорошо видны с самого большого стола (рис. 2-3-40).

Рисунок 2-3-40: Прозрачность (искусственный паяный алюминиевый гранат, проходящий свет). Ключевым моментом для оценки прозрачности драгоценных камней с высоким коэффициентом преломления, таких как бриллианты, является возможность видеть грани и поверхности с другой стороны камня.

(2) Sub-Прозрачный.

При наблюдении драгоценного камня в проходящем свете он выглядит ярким в целом. По сравнению с фоном яркость драгоценного камня соответствует фону. Объекты, наблюдаемые с той же стороны, что и в проходящем свете, более выражены, при этом они кажутся несколько затуманенными, как будто между прозрачным драгоценным камнем и источником света добавлен слой плотной белой марли (рис. 2-3-41, 2-3-42).

(3) Полупрозрачный

При наблюдении драгоценного камня в проходящем свете он кажется относительно ярким в целом, но его яркость слабее, чем у фона. Объекты, расположенные с той же стороны, что и в проходящем свете, более заметны, но определить, что это за объект, невозможно; можно только знать, что он есть (рис. 2-3-43, 2-3-44).

(4) Полупрозрачный

Существует две ситуации для полупрозрачности.

Одна из ситуаций - наблюдение за драгоценным камнем в проходящем свете, когда из-за низкого светопропускания центр камня кажется черным, а края - яркими из-за высокого светопропускания.

Другая ситуация - наблюдение драгоценного камня в проходящем свете. В целом драгоценный камень кажется черным из-за своей непрозрачности, но в отраженном свете видны его внутренние особенности (рис. 2-3-45).

(5) Непрозрачный

Если наблюдать драгоценный камень в проходящем свете, то он непрозрачен, и по сравнению с относительно светлым фоном края драгоценного камня яркие, а другие участки кажутся черными или не пропускают свет (рис. 2-3-46, 2-3-47).

4. Плеохроизм кристаллов

4.1 Определение плеохроизма

Явление, когда некоторые полупрозрачные или прозрачные цветные кристаллы при наблюдении под разными углами приобретают разные цвета, называется плеохроизмом.

Различные цвета здесь означают разницу в оттенках, светлоте и темноте.

Важно отметить, что не все драгоценные камни демонстрируют это явление; только некоторые камни из промежуточного или нижнего семейства кристаллов могут показывать плеохроизм. Как правило, драгоценные камни из семейства промежуточных кристаллов могут проявлять два цвета - дихроизм; драгоценные камни из семейства низших кристаллов могут проявлять три цвета - трихроизм, что в совокупности называется плеохроизмом.

При практической визуальной идентификации плеохроизм помогает быстро отличить драгоценные камни от их имитаций, например, сапфир от его имитации - иолита (рис. 2-3-48 - 2-3-50).

4.2 Основные моменты при наблюдении плеохроизма

① Используйте проходящий свет для наблюдения плеохроизма драгоценных камней. Важно отметить, что плеохроизм большинства драгоценных камней можно увидеть только с помощью дихроскопа; невооруженным глазом его наблюдать очень сложно.

② При наличии явных включений (примесей) внутри драгоценного камня снижение прозрачности камня может повлиять на наблюдение плеохроизма.

③ Другие не упомянутые факторы не влияют на результаты наблюдения плеохроизма.

4.3 Описание методов плеохроизма

Формат описания плеохроизма, наблюдаемого невооруженным глазом, присутствует и отсутствует.

Формат описания наблюдения явления плеохроизма драгоценных камней с помощью дихроскопа включает следующее: Количество плеохроичных цветов; Сила плеохроизма; Описание плеохроичных цветов. Например, драгоценные камни с дихроизмом можно описать как дихроизм, сильный, красный/пурпурно-красный; для драгоценных камней с трихроизмом можно описать как трихроизм, сильный, глубокий сине-фиолетовый/светло-сине-фиолетовый/светло-желтый.

5. Люминесценция кристаллов

5.1 Определение люминесценции

Драгоценные камни с люминесценцией еще более очаровательны. За исключением рубинов, которые легко проявляют астеризм, и плавикового шпата, который легко проявляет фосфоресценцию, флуоресценцию или фосфоресценцию большинства драгоценных камней можно наблюдать только в ультрафиолетовом свете. Поэтому при практической визуальной идентификации флуоресценция рубинов может помочь нам быстро отличить их от большинства природных имитаций (рис. 2-3-51).

(1) Люминесценция

Свойство кристаллов излучать видимый свет под воздействием внешней энергии называется люминесценцией. К внешней энергии относятся трение, ультрафиолетовый свет, рентгеновские лучи и другие высокоэнергетические излучения.

Ультрафиолетовый свет - один из самых простых источников внешней энергии, который мы можем получить: солнечный свет содержит ультрафиолетовое излучение, а в реальной жизни ультрафиолетовое излучение используется в машинах для проверки валют и для дезинфекции больничных палат.

(2) Флуоресценция и фосфоресценция

В геммологии для наблюдения за люминесценцией драгоценных камней часто используются источники ультрафиолетового света с различными длинами волн, которые делятся на два типа: флуоресценция и фосфоресценция.

Флуоресценция - это когда драгоценный камень излучает свет при возбуждении ультрафиолетовым светом, и излучение прекращается после исчезновения внешней энергии (рис. 2-3-52, 2-3-53).

Фосфоресценция - это явление, когда драгоценный камень излучает свет при возбуждении ультрафиолетовым светом и продолжает светиться некоторое время после того, как внешняя энергия рассеивается (рис. 2-3-54).

Рисунок 2-3-51 Флуоресценция драгоценных камней (слева - турмалин, справа - рубин) под сильным отраженным светом; левый красный турмалин без флуоресценции имеет неравномерный цвет, а правый красный рубин с сильной флуоресценцией имеет равномерный цвет. Это важное визуальное различие между сильно флуоресцирующими рубинами и их нефлуоресцирующими имитациями.

(3) Влияющие факторы

Интенсивность флуоресценции зависит от типа и количества примесей и дефектов в драгоценном камне, поэтому флуоресценция драгоценных камней одного и того же типа может быть разной. Когда драгоценный камень содержит железо, оно часто подавляет флуоресценцию, поэтому железо также называют тушителем флуоресценции (рис. 2-3-55 - 2-3-57).

5.2 Основные моменты при наблюдении люминесценции

① За исключением некоторых драгоценных камней, таких как рубины и красные шпинели, для наблюдения флуоресценции большинства драгоценных камней требуется ультрафиолетовый свет определенной энергии.

② Наблюдая за свечением драгоценных камней с помощью специфической энергии, ультрафиолетовый свет должен использоваться на темном фоне.

③ Время наблюдения - это явление драгоценного камня после возбуждения внешней энергией до окончания действия внешней энергии.

④ Люминесценция кристаллических драгоценных камней характеризуется изменением общей яркости камня, а не точки, линии или отражения поверхности.

⑤ Цвет флуоресценции большинства драгоценных камней при внешнем энергетическом возбуждении отличается от наблюдаемого при естественном освещении. Цвет флуоресценции одного и того же драгоценного камня может меняться при различной интенсивности энергетического возбуждения, а люминесценция и флуоресценция одного и того же камня могут различаться.

⑥ Отсутствие других факторов не влияет на результаты наблюдения люминесценции.

5.3 Описание методов люминесценции

Невооруженным глазом наблюдайте за свечением драгоценного камня Формат описания: присутствует, отсутствует.

Используйте специальную ультрафиолетовую флуоресцентную лампу, чтобы наблюдать люминесценцию драгоценного камня. Формат описания: проверьте тип ультрафиолетового света, интенсивность свечения драгоценного камня и цвет, например, длинноволновый ультрафиолетовый свет, сильный, синий. Для интенсивности можно использовать следующие термины: сильная, средняя, слабая, никакая. Следует отметить, что при описании сине-белого цвета флуоресценции часто используется термин "меловой".

6. Специальные оптические явления кристаллов

6.1 Определение специального оптического явления

Когда свет падает на поверхность драгоценного камня, цвета или явления звездообразных или полосчатых ярких областей, отображаемых драгоценным камнем, мерцают, перемещаются и изменяются по мере того, как источник света или драгоценный камень перемещаются относительно друг друга (рис. 2-3-58). Особое оптическое явление может показать изменение цвета только при двух различных условиях освещения.

6.2 Ключевые моменты при наблюдении особых оптических явлений

① Подавляющее большинство особых оптических явлений в драгоценных камнях требуют отраженного света для наблюдения, и лучше всего использовать фонарик, чтобы осветить драгоценный камень, чтобы сделать явления более очевидными.

② Эффект изменения цвета в специальном оптическом явлении должен наблюдаться при различных источниках света, таких как естественное освещение днем и искусственное освещение ночью.

③ Отсутствие других факторов не влияет на результаты наблюдения особого оптического явления.

6.3 Описание методов специальных оптических явлений

Особые оптические явления драгоценных камней включают эффект кошачьего глаза, эффект звезды, эффект изменения цвета, эффект золотого песка, эффект изменения цвета, эффект лунного света и эффект ореола, всего семь типов. В некоторых учебниках эффект изменения цвета, эффект лунного света и эффект ореола называют эффектом ореола.

Из перечисленных выше особых оптических явлений только эффект кошачьего глаза, эффект звезды и эффект изменения цвета участвуют в наименовании драгоценных камней; остальные особые оптические явления не участвуют в наименовании.

В этой книге мы рассмотрим такие распространенные эффекты, как эффект кошачьего глаза, эффект звезды, эффект изменения цвета, эффект золотого песка, эффект лунного света и эффект изменения цвета в кристаллах.

(1) Эффект кошачьего глаза

Определение: Это явление, когда на поверхности изогнутого драгоценного камня при освещении появляется яркая полоса, которая перемещается параллельно поверхности драгоценного камня при перемещении источника света и драгоценного камня (рис. 2-3-59, 2-3-60).

Причина: Эффект кошачьего глаза может наблюдаться в драгоценных камнях только при наличии трех условий: изогнутой формы, направленной огранки и набора направленных плотных параллельных включений внутри драгоценного камня (рис. 2-3-61 ~ рис. 2-3-64). Это явление не имеет никакого отношения к тому, относится ли драгоценный камень к кристаллической группе или кристаллической системе и является ли он кристаллом. Это явление также проявляется в агрегатных и аморфных твердых телах.

Метод идентификации: Осветив отраженным светом приподнятую часть изогнутого драгоценного камня, можно увидеть яркую полосу, которая будет перемещаться при относительном движении источника света или положении драгоценного камня (рис. 2-3-65).

(2) Эффект звездного света

Определение: Явление, при котором изогнутый драгоценный камень при освещении демонстрирует две, три или шесть пересекающихся ярких полос. Если пересекаются две яркие полосы, это называется четырехлучевой звездный свет; если пересекаются три яркие полосы, это называется шестилучевой звездный свет; а если пересекаются шесть ярких полос, это называется двенадцатилучевой звездный свет. Яркие полосы в эффекте звездного света также называются звездными линиями.

Причина: Чтобы в драгоценном камне наблюдался эффект звездного света, он должен быть изогнут и направленно огранен, а внутри него должны находиться две, три или шесть групп направленно плотных параллельных включений (рис. 2-3-66). Рисунок 2-3-67). Это явление чаще всего встречается в кристаллических драгоценных камнях, особенно в средне- и низкокристаллических.

Метод идентификации: При освещении отраженным светом приподнятой части изогнутого камня можно увидеть две, три или шесть ярких полос, которые будут перемещаться при относительном движении источника света или положении камня (рис. 2-3-68). Рис. 2-3-69) Некоторые специальные драгоценные камни требуют пропускания света через изогнутый камень, чтобы наблюдать эффект звездного света, который также называют прозрачным звездным светом.

Из-за наличия нескольких наборов ориентированных включений кварц может проявлять астеризм в разных направлениях (рис. 2-3-70). Рисунок 2-3-66 Диаграмма коэффициента влияния звездного света.

Три ситуации в кристаллах драгоценных камней можно легко спутать с эффектом астеризма, и общим моментом этих явлений является то, что "звездные линии" неподвижны. Первое явление называется Trapiche, также известное как мертвый астеризм, которое очень похоже на эффект астеризма, но вместо пересекающихся ярких полос в нем присутствуют шесть лучей, состоящих из белых или черных минералов, расположенных на расстоянии 60° друг от друга, и эти шесть лучей не двигаются вместе с источником света. Это явление обычно наблюдается в драгоценных камнях с кристаллами типа гексагональной призмы, таких как изумруды, рубины и кварц (рис. 2-3-71, 2-3-72). Второе - аналогичное звездообразное явление, вызванное ориентированными включениями, например в рутиловом кварце (рис. 2-3-73). Третье явление связано с включением черных углеродистых материалов, таких как углерод и глина, во время роста кристаллических драгоценных камней, что приводит к появлению особых узоров; например, характерным для пустого кварца в красном берилле является ориентированное расположение черных углеродистых включений, кажущееся крестообразным в поперечном сечении (рис. 2-3-74).

(3) Эффект изменения цвета

Определение: Явление, когда драгоценные камни проявляют разные цвета под воздействием различных источников света.

Причина: Когда драгоценные камни содержат соответствующее количество хрома (Cr) или ванадия (V), может возникнуть это явление, которое не зависит от натуральности драгоценного камня и от того, подвергался ли он огранке или полировке; эффект изменения цвета может наблюдаться как в кристаллическом сырье, так и в синтетических драгоценных камнях.

Метод идентификации: Осветите драгоценный камень двумя различными цветовыми температурами отраженного света (обычно это естественный дневной свет и ночной свет свечи), и камень проявит два отчетливо различных цвета (рис. 2-3-75).

(4) Эффект золотого песка

Определение: Когда прозрачный драгоценный камень содержит непрозрачные, чешуйчатые твердые включения, в нем возникает феномен звездчатого отражения, обусловленный отражением света непрозрачными, чешуйчатыми твердыми включениями (рис. 2-3-76, 2-3-77).

Причина: Когда прозрачный или полупрозрачный драгоценный камень содержит непрозрачные или полупрозрачные чешуйчатые твердые включения (рис. 2-3-78, 2-3-79), возникает эффект песочного золота, обычно встречающийся в солнечном камне и кордиерите. Это явление не зависит от натуральности драгоценного камня и от того, подвергался ли он огранке или полировке.

Метод идентификации: Осветите драгоценный камень отраженным светом, и на его внутренней поверхности появятся отражения, похожие на звезды. Отражения, похожие на звезды, будут мерцать при относительном перемещении источника света или положения драгоценного камня (рис. 2-3-80).

(5) Эффект лунного света

Определение: Явление, при котором падающий свет рассеивается внутри драгоценного камня, что приводит к появлению ярко-голубого или молочно-белого света в локализованных областях на его поверхности. Эффект лунного света может возникать одновременно с другими особыми оптическими явлениями, такими как лунный камень "кошачий глаз", спектральный лунный камень и т. д. (рис. 2-3-81)

Причина: Эффект лунного света характерен для лунного камня - драгоценного минерала с чередующимися слоями альбита и калиевого полевого шпата, причем толщина параллельных слоев каждого компонента составляет от 50 до l00 нм. Эта слоистая структура рассеивает входящий свет, создавая блуждающий цвет на поверхности камня. Чем толще параллельный слой, тем ниже насыщенность блуждающего цвета и тем очевиднее серовато-белый оттенок. Например, эффект синего лунного света можно наблюдать спереди в отраженном свете из-за сильного рассеивания синего и фиолетового света. Степень рассеяния света других цветов невелика, и большая часть составного света проходит через образец в комплементарные цвета синего и фиолетового света - оранжевый и желтый свет (рис. 2-3-82).

Метод идентификации: Осветите драгоценный камень отраженным светом; в определенном направлении на поверхности драгоценного камня появится мутный цвет. Мутный цвет будет меняться при изменении взаимного положения источника света и драгоценного камня. При небольшом вращении вблизи области, где возникает эффект лунного света, оттенок лунного света не изменится; однако если вращение будет слишком большим, эффект лунного света не будет виден (рис. 2-3-83 - 2-3-86).

(6) Эффект изменения цвета

Изменение цвета также известно как игра цвета.

Определение: Изменение цвета драгоценных камней под воздействием различных источников света или углов наблюдения называется эффектом изменения цвета. К драгоценным камням, которые могут создавать эффект изменения цвета, относится лабрадорит (рис. 2-3-87).

Причина: Когда свет отражается или проходит через драгоценные камни с особым структурным составом, цвета меняются из-за дифракционных и интерференционных эффектов, в зависимости от направления освещения или угла наблюдения.

Метод идентификации: Предположим, что отраженный свет используется для освещения драгоценного камня, даже если направление освещения и угол наблюдения не меняются, пока драгоценный камень перемещается. В этом случае будет видно, как его цвет постепенно переходит в другой цвет.

На одном и том же камне участки с разными цветами называются цветовыми пятнами, которые различаются по форме и размеру. Их края часто неровные и переходят от одного цветового пятна к другому (цветовые пятна опала, похожего на меняющее цвет стекло, пластик или синтетический опал, часто имеют ровные зубчатые края).

Спектр, представленный изменением цвета, может быть полноцветным - от пурпурного до красного - или дихроичным или трихроичным - от пурпурного до зеленого.

7. Дисперсия кристаллов

7.1 Определение дисперсии

Дисперсия - это явление, при котором белый составной свет разлагается на спектры различных длин волн при прохождении через материалы, обладающие свойствами призмы. Ее можно описать как способность драгоценных камней разбивать белый свет на семь цветов или понять как красочное явление, видимое внутри ограненных драгоценных камней при встряхивании под источником света (рис. 2-3-88). На рынке его обычно называют "огненным" или "огненным цветом", этот технический термин часто обсуждается применительно к бриллиантам.

Дисперсия - явление, присущее только ограненным камням кристаллического типа. Дисперсия не связана с натуральностью драгоценного камня; синтетические драгоценные камни также могут демонстрировать явления дисперсии, такие как синтетический титанат стронция, синтетический рутил, синтетический кубический цирконий, синтетический карбид кремния и синтетический алюминиевый гранат (рис. 2-3-89). Дисперсия не связана с кристаллической системой драгоценного камня; например, дисперсия может наблюдаться в алмазах изометрической кристаллической системы и синтетическом карбиде кремния гексагональной кристаллической системы.

При реальной идентификации драгоценных камней цвета и области рассеивания, представленные различными драгоценными камнями при огранке "полное внутреннее отражение", различаются, что может помочь нам быстро отличить бриллианты от их имитаций (рис. 2-3-90, 2-3-91).

7.2 Ключевые моменты для наблюдения за дисперсией

① Используйте проходящий свет для наблюдения за рассеиванием драгоценного камня в определенном направлении. Чтобы сделать это явление более очевидным, рекомендуется вести наблюдение от вершины павильона по направлению к столу короны (рис. 2-3-92).

② Если драгоценный камень содержит явные включения (примеси), уменьшение прозрачности камня может повлиять на наблюдение дисперсии.

③ Драгоценные камни с одинаковой степенью дисперсности (что также можно назвать одинаковой скоростью дисперсии) труднее наблюдать, если они имеют более темный цвет по сравнению с более светлыми драгоценными камнями при тех же других условиях (рис. 2-3-93).

④ Дисперсия - одно из распространенных явлений в ограненных драгоценных камнях, и качество огранки (в частности, может ли огранка обеспечить "полное внутреннее отражение" света, попадающего на драгоценный камень) влияет на видимость дисперсии.

⑤ Упущение других факторов не влияет на результаты наблюдения дисперсии.

7.3 Описание методов диспергирования

Обычно мы описываем сложность наблюдения явления дисперсии, например, очевидную или неочевидную.

8. Определения оптических терминов, относящихся к кристаллам при использовании обычных лабораторных приборов для идентификации

8.1 Изотропные и неоднородные материалы

(1) Изотропное тело

Определение: Тип драгоценного камня с изотропными оптическими свойствами. К нему относятся драгоценные камни изометрической кристаллической системы, а также некоторые аморфные и прозрачные или полупрозрачные органические драгоценные камни (рис. 2-3-94 - 2-3-96).

Метод идентификации: Изотропные тела до обработки можно предварительно определить по их форме. Большинство изотропных тел после обработки можно отличить только с помощью инструментов, например, наблюдая, демонстрирует ли драгоценный камень однократное преломление в рефрактометре, увеличивая его, чтобы проверить отсутствие призраков, и не кажется ли он полностью темным или не показывает ли аномальное погасание под поляризованным светом.

Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод

(2) Не-гомогенное тело

Определение: Тип оптической анизотропии в драгоценных камнях и минералах. Включает драгоценные камни тригональной системы (рис. 2-3-97), тетрагональной системы (рис. 2-3-98), гексагональной системы (рис. 23-99), орторомбической системы (рис. 2-3-100), моноклинной системы (рис. 2-3-101) и триклинной системы (рис. 2-3-102).

Метод идентификации: Неоднородное тело до обработки может быть точно идентифицировано по его форме. После обработки некоторые камни неоднородного тела могут быть точно идентифицированы, если они демонстрируют видимый плеохроизм, но большинство неоднородных тел необходимо различать с помощью рефрактометра, микроскопа, поляризатора или дихроскопа.

8.2 Одноосное преломление, двулучепреломление, показатель двулучепреломления

Одноосное преломление - это явление, при котором угол падения меняется, когда свет попадает в прозрачную или полупрозрачную однородную среду, и при этом свет не расщепляется.

Двулучепреломление относится к явлению, когда после попадания света в прозрачное или слегка прозрачное неоднородное тело угол падения изменяется, и свет разделяется на два луча (рис. 2-3-103). Два луча света, которые следуют закону преломления света, называются нормальным светом, а те, которые не следуют, называются необычным светом.

Двулучепреломление - одно из явлений неоднородности драгоценных камней, и некоторые драгоценные камни с особенно высоким двулучепреломлением могут демонстрировать двойное зрение, заметное невооруженным глазом (рис. 2-3-104 - рис. 2-3-105).

8.3 Оптическая ось, оптическая индикатриса, одноосный кристалл, двуосный кристалл

(1) Оптический Ось

Когда свет попадает в неоднородную среду, он обычно претерпевает двойное преломление. Однако в одноосных кристаллах существует одно направление, в котором падающий свет не преломляется; в двухосных кристаллах существует два направления, в которых падающий свет не преломляется. Одно или два направления, в которых падающий свет не расщепляется, мы называем оптической осью, обозначаемой в кристаллической оптике как OA.

(2) Оптический Indicatrix

Гипотетическая замкнутая сфера, радиус которой равен показателю преломления измеряемого драгоценного камня во всех направлениях. Хотя показатель преломления измеряемого драгоценного камня варьируется, общая форма светосильного тела имеет только две формы: сфера и шероховатая сфера.

Пропускающее свет изотропное тело представляет собой сферу. Любое сечение через центр сферы в любом направлении является круговым сечением, а его радиус представляет собой значение показателя преломления изотропного драгоценного камня (рис. 2-3-106). Световое тело неоднородного тела представляет собой эллипсоид, где световое тело промежуточного кристаллического семейства имеет круглое поперечное сечение (рис. 2-3-107), а световое тело низшего кристаллического семейства - эллиптическое поперечное сечение (рис. 2-3-108).

Рисунок 2-3-107 Одноосное кристаллическое световое тело (No - направление преломления света, подчиняющееся оптическим законам, Ne - направление преломления света, не подчиняющееся оптическим законам, также известное как направление необычного света, направление OA совпадает с No, поперечное сечение круглое, OA указывает направление оптической оси)

Рисунок 2-3-108 Двухосные оптические ставки кристаллов (Ng, Nm, Np - показатели преломления драгоценного камня, где Ng - максимальный показатель преломления, Np - минимальный показатель преломления, а Nm - среднее значение Ng и Np; OA - направление оптической оси, поперечное сечение - эллиптическое).

(3) Одноосный кристалл

Неоднородный драгоценный камень с одной оптической осью называется одноосным кристаллом. Все драгоценные камни семейства промежуточных кристаллов являются одноосными кристаллами (рис. 2-3-109). Например, все драгоценные камни тригональной системы, такие как турмалин, хрусталь, рубин и сапфир, и все драгоценные камни тетрагональной системы, такие как циркон, а также все драгоценные камни гексагональной системы, такие как берилл и апатит.

Драгоценные камни с относительно совершенной кристаллической формой можно сразу определить как одноосные кристаллы, основываясь на их форме.

Несовершенная форма кристаллов и обработанные драгоценные камни не могут быть отнесены к одноосным кристаллам только на основании их внешнего вида (рис. 2-3-110). Только наблюдая соответствующие явления под рефрактометром (рис. 2-3-111) или поляризационным микроскопом (рис. 2-3-112), можно сделать заключение.

(4) Двуосные кристаллы

Неоднородные драгоценные камни с двумя оптическими осями называются диаксиальными. Драгоценные камни низшей кристаллической группы все двуосные (рис. 2-3-113). Например, топаз, оливин и все другие ромбические драгоценные камни, диопсид, моноклинные драгоценные камни, лапидит, солнечный камень, лунный камень и триклинные драгоценные камни.

Драгоценные камни с относительно совершенной кристаллической формой можно сразу определить как двуосные кристаллы по их форме (рис. 2-3-114).

Драгоценные камни с несовершенной формой кристаллов и прошедшие обработку не могут быть идентифицированы как двуосные кристаллы на основании их формы; их можно определить только наблюдая соответствующие явления под рефрактометром или поляризационным микроскопом.

8.4 Коэффициент рассеивания, полное внутреннее отражение

(1) Скорость рассеивания

Разница в показателях преломления была измерена для линии B (686,7 нм) и линии G (430,8 нм) в солнечном спектре. В качестве альтернативы ее можно понимать просто как разницу между двумя конкретными показателями преломления одного и того же драгоценного камня, причем каждый конкретный показатель преломления измерялся при свете определенной энергии.

Показатели дисперсности драгоценных камней редко запоминают, в основном они используются для справки и сравнения.

Вообще говоря, чем выше коэффициент дисперсии драгоценного камня, тем больше вероятность проявления дисперсионных явлений среди ограненных камней с одинаковой степенью полного внутреннего отражения (рис. 2-3-115). Показатель дисперсии драгоценных камней редко запоминают; в основном он используется для справки и сравнения.

(2) Полное внутреннее отражение

Преломление происходит при прохождении света через материалы с разной фактической оптической плотностью. Когда свет переходит из плотной среды в менее плотную, преломленный луч отклоняется от нормального направления, и угол преломления больше угла падения. Угол падения, при котором преломленный угол равен 90°, называется критическим углом; все падающие лучи света, превышающие критический угол, не могут попасть в менее плотную среду и отражаются в плотной среде, следуя закону отражения (рис. 2-3-116).

При использовании этого принципа в огранке и шлифовке может наблюдаться заметное явление дисперсии, даже если степень дисперсности драгоценного камня очень мала (рис. 2-3-117).

Этот принцип также применяется при идентификации бриллиантов и имитаций бриллиантов, обычно называемый линейным тестом. Этапы этого эксперимента и результаты анализа таковы: Положите драгоценный камень самой большой гранью вниз, а заостренным концом вверх на лист бумаги с нарисованными на нем прямыми линиями. Если сквозь драгоценный камень видны линии, это говорит о том, что камень имитирует бриллиант, в противном случае - это бриллиант. Особенно важно отметить, что экспериментальное суждение неверно, если отношение длины талии испытуемого камня к его ширине отклоняется от 1 1 или если испытуемый камень имеет блеск ниже бриллиантового или алмазный блеск (рис. 2-3-118 - 2-3-121).

8.5 Естественный свет, поляризованный свет

(1) Естественное освещение

Свет, излучаемый общим источником света, содержит световые векторы во всех направлениях, с равными амплитудами во всех возможных направлениях (аксиально симметричный). Такой тип света называется естественным. Естественный свет представлен двумя взаимно перпендикулярными, независимыми (без определенного соотношения фаз), равными по амплитуде световыми колебаниями, каждое из которых обладает половиной колебательной энергии (рис. 2-3-122).

Естественный свет - один из важных источников света для наблюдения за драгоценными камнями невооруженным глазом, и существует множество способов его получения, например свет в тени в солнечный день, свет от фонарика или свет от ламп с определенной цветовой температурой.

(2) Поляризованный свет

Свет, который колеблется только в определенном направлении, называется поляризованным. Поляризованный свет должен быть специально отмечен; если он не отмечен, предполагается, что он естественный (рис. 2-3-123).

Основной способ получения поляризованного света - пропустить естественный свет через специальный поляризатор или пропустить естественный свет через некристаллические драгоценные камни, чтобы получить поляризованный свет.

Поляризованный свет может быть использован для объяснения цветового разнообразия драгоценных камней, а явление двойного преломления в драгоценных камнях также является принципом работы поляризационных фильтров.

9. Краткое изложение терминологических связей кристаллической оптики

В кристаллах используется множество специальных терминов, и для понимания взаимосвязей между оптическими терминами начинающим может потребоваться время. Поэтому в этой книге кратко описаны связи между некоторыми оптическими терминами, связанными с кристаллами (табл. 1).

Оптический термин, упомянутый последним, существует как отдельное явление и не имеет отношения к другим оптическим терминам.

Таблица 1: Сводная таблица терминологических связей кристаллической оптики.

	Кристалл			Можно ли это определить невооруженным глазом?	Общие инструменты наблюдения
Классификация кристаллов	Усовершенствованное семейство кристаллов	Семейство промежуточных кристаллов	Семейство кристаллов низкого уровня	Типичные формы кристаллов можно наблюдать невооруженным глазом, обычно для этого требуются приборы.	Рефрактометр, поляризатор, дихроскоп, микроскоп
Классификация кристаллов	Изометрическая система кристаллов	Тригональная кристаллическая система, тетрагональная кристаллическая система, гексагональная кристаллическая система	Орторомбическая кристаллическая система, моноклинная кристаллическая система, триклинная кристаллическая система
Оптические свойства	Изотропное тело	Неоднородное тело
Оптические свойства	Изотропное тело	Одноосный кристалл с положительным или отрицательным двулучепреломлением	Одноосный кристалл с положительным или отрицательным двулучепреломлением	×	Поляризатор для рефрактометра
Преломление света	Одноосная рефракция	Двулучепреломление демонстрирует одноосное преломление в определенном направлении	Двулучепреломление Одинаковое преломление в определенных двух направлениях	Высокое двулучепреломление можно наблюдать невооруженным глазом, но обычно для этого требуются приборы.	Рефрактометр, поляризатор, микроскоп.
Полихроматичность	Нет плеохроизма	Сильный и слабый дихроизм	Трихроизм от сильного к слабому или дихроизм от сильного к слабому	Некоторые драгоценные камни могут это делать, но большинство требует использования инструментов.	Дихроскоп
Цвет	Это не связано с тем, является ли он кристаллом и классификацией кристаллов; цвет кристалла зависит от примесных элементов и дефектов решетки внутри кристалла.			√	×
Блеск	Это не зависит от того, является ли он кристаллом и какова его классификация; степень полировки любого типа драгоценного камня влияет на его блеск			√	×
Прозрачность	Это не связано с тем, является ли он кристаллом и классификацией кристаллов; прозрачность кристалла часто зависит от содержания в нем включений.			√	×
Люминесценция	Это не связано с тем, является ли он кристаллом и классификацией кристаллов; это зависит от примесных элементов и дефектов решетки в кристалле			Некоторые драгоценные камни могут это делать, но большинство требует использования инструментов.	Ультрафиолетовая флуоресцентная лампа
Особое оптическое явление	Возможные эффекты изменения цвета и т. д.	Возможны эффект кошачьего глаза, эффект звездного света, эффект изменения цвета и т.д.	Возможные эффекты: эффект кошачьего глаза, эффект звездного света, эффект изменения цвета, эффект золотой пыли, эффект лунного света.	√	×
Рассеивание	Это явление характерно для хрустальных драгоценных камней, но не связано с классификацией кристаллов; видимость дисперсии зависит от степени дисперсности кристалла и степени полного внутреннего отражения граней.			√	×

Раздел II Почему драгоценные камни имеют цвет

1. Традиционные причины возникновения цвета драгоценных камней

При идентификации минералов в полевых условиях очень важен так называемый цвет полос, при котором полученный природный материал растирают на неглазурованной белой фарфоровой пластине, чтобы получить минеральный порошок, и по цвету минерального порошка определяют некоторые характерные минералы (табл. 2).

Таблица 2: Взаимосвязь между цветом минерала, цветом прожилок, прозрачностью и блеском

Цвет	Цвет полос	Прозрачность	Блеск
Бесцветный	Бесцветный или белый	Прозрачный	Стеклянный блеск
Светлый цвет	Бесцветный или белый		Стеклянный блеск
Темный цвет	Светлые или разноцветные		Полуметаллический блеск
Цвет металлик	Темный или металлический цвет	Непрозрачный	Металлический блеск

Согласно литературным источникам, уже в период Восточной Цзинь люди умели использовать цвет прожилок, чтобы отличить серебряно-золотую руду от природного золота.

Цвет прожилок имеет большое значение для идентификации минералов.

① Цвет прожилок минералов исключает псевдоцвета; в порошкообразном виде минералы теряют все интерфейсы, влияющие на свет, и псевдоцвета минералов исчезают.

② Полосатая окраска минерала имеет ослабленную аллохроматическую окраску.

③ В цвете прожилок минерала выделяется идиохроматический цвет.

Порошок не отражает свет и не прозрачен для непрозрачных минералов (в основном с металлическим блеском), поэтому прожилки серо-черные. Полупрозрачные минералы поглощают некоторое количество света, поэтому цвет прожилок не сильно отличается от основного минерала. Благодаря хорошему светопропусканию и почти полному отсутствию поглощения видимого света прозрачные минералы кажутся белыми.

Пирит и борнит относятся к минералам с металлическим блеском, поэтому их прожилки черные; кристаллический гематит обычно называют спекулярным гематитом, который имеет от субметаллического до металлического блеска и поглощает некоторые длины волн света, тем самым представляя определенный цвет, а именно красный; в то же время родохрозит является прозрачным минералом, поэтому его прожилки белые.

Для объяснения цветовых различий между цветом крупных цельных кусков минералов и цветом их прожилок минералогия классифицирует цвета минералов на три типа: идиохроматический цвет, аллохроматический цвет и псевдоцвет, основываясь на гипотезе о хромофорных элементах (табл. 3). Эта гипотеза применима и к драгоценным камням в составе минералов.

Таблица 3: Распространенные красящие элементы в драгоценных камнях

Элементы раскраски	Атомный номер	Цвет драгоценного камня	Примеры драгоценных камней
Железо Fe	26	Такие цвета, как красный, синий, зеленый, желтый и т.д.	Синий сапфир, перидот, аквамарин, турмалин, голубая шпинель, нефрит, альмандин, оливин, диопсид, идократ, кианит и др.
Хром Cr	24	Зеленый и красный	Рубин, изумруд, нефрит, александрит, уваровит, красная шпинель, демантоид, пироп, турмалин и другие
Марганец Mn	25	Розовый, оранжевый	Красный берилл, родохрозит, родонит, спессартин-гранат , чароит, некоторые красные турмалины и др.
Diamond Co	27	Розовый, оранжевый, голубой	Голубая синтетическая шпинель, синтетический александрит и др.
Лантан Pr, неодим Nd	Празеодим 59 Неодим 60	Празеодим и неодим часто сосуществуют, образуя желтый и зеленый цвета.	Апатит, светло-фиолетовый синтетический оксид кобальта и др.
Уран U	92	Вызывает оригинальный цвет драгоценных камней	Циркон
Ключ V	23	Зеленый, фиолетовый или синий	Эссонит, цоизит, синтетический корунд (имитация александрита) и др.
Медь Cu	29	Зеленый, синий, красный и т.д.	Малахит, кремниевый малахит, бирюза, азурит и др.
Селен Se	34	Красный	Определенное красное стекло и т.д.
Никель Ni	28	Зеленый	Хризопраз, зеленый опал и др.
Скандий Ti	22	Голубой	Сапфир, бенитоит, топаз и др.

(1) Идиохроматический цвет

Цвет обусловлен элементами, которые являются основными химическими компонентами минералов драгоценных камней, большинство из которых - ионы переходных металлов. Цвет самоцветных драгоценных камней стабилен (табл. 4).

Таблица 4: Распространенные самоцветные драгоценные камни и элементы их окраски

Название драгоценного камня	Химический состав	Цвет драгоценного камня	Элементы раскраски
Уваровит	Ca₃Cr₂ (SiO₄)	Зеленый	Хром
Оливин	(Fe,Mg)₂SiO₄	Желто-зеленый	Железо
Малахит	ТС₂(CO₃)(OH)₂	Зеленый	Медь
Родохрозит	MnCO₃	Розовый	Mn
Бирюза	CUAl₆((PO₄)₄(OH)₈ -4H₂O	Голубой	Медь
Спессартин-Гарне	Mn₃Эл₂(SiO₄)	Оранжевый	Mn
Родонит	(Mn,Fe,Mg,Ca)SiO₃ и SiO₃	Пурпурный	Mn
Альмандин	Fe₃Эл₂(SiO₄)	Красный	Железо

(2) Аллохроматический цвет

Цвет обусловлен хромофорными элементами, содержащимися в минералах драгоценных камней. Цвет других драгоценных камней стабилен.

① Когда драгоценные камни бесцветны, они могут окрашиваться в разные цвета при наличии микроэлементов окраски, причем разные микроэлементы окраски дают разные цвета. Например, шпинель и турмалин (табл. 5).

② Разные валентности одного и того же элемента могут давать разные цвета, например, камни, содержащие Fe³⁺, часто бывают коричневыми, а камни, содержащие Fe²⁺, - светло-голубыми, как аквамарин.

③ Один и тот же элемент в одной и той же степени окисления может также вызывать различные цвета в разных драгоценных камнях, например Cr³⁺, вызывающий красный цвет в корунде и зеленый в изумруде.

Таблица 5: Цвета некоторых других драгоценных камней и элементы их окраски

Название драгоценного камня	Химический состав	Цвет драгоценного камня	Элементы раскраски
Шпинель	MgAI₂O₄	Бесцветный	-
		Голубой	Fe или Zn
		Коричневый	Fe, Cr
		Зеленый	Fe
		Красный	Cr
Турмалин	(Na,Ca)R₃Эл₃Si₁₆O₁₈ (O,OH,F), где R в основном относится к таким элементам, как Mg, Fe, Cr, Li, Al, Mn	Бесцветный	-
		Красный	Mn
		Голубой	Fe
		Зеленый	Cr, V, Fe
		Коричневый, желтый	Mg

(3) Псевдоцвет

Псевдоцвет не оказывает прямого влияния на химический состав драгоценных камней. Драгоценные камни с псевдоцветами часто содержат крошечные параллельно расположенные включения, такие как растворенные кристаллические сколы и трещины. Они преломляют, отражают, интерферируют и дифрагируют свет, создавая псевдоцвет. Некоторые виды специальной огранки драгоценных камней также могут вызывать псевдоцвет (табл. 6).

Псевдоцвета не присущи драгоценному камню, но могут придать ему очарование.

Таблица 6: Классификация причин Псевдо Цветs

Классификация причин	Определение	Пример
Рассеивание	Явление, при котором белый составной свет разлагается на спектры различных длин волн при прохождении через материалы со свойствами призмы.	Алмаз, циркон, синтетический кубический цирконий, синтетический карбид кремния, сфалерит, искусственный титанат стронция, синтетический рутил и др.
Рассеивание	Явление, при котором световые лучи отклоняются от своего первоначального направления и рассеиваются при распространении в среде из-за наличия неравномерных сгустков в материале.	(1) Изменения цвета драгоценных камней, которые можно объяснить рассеянием, включают синий лунный камень, голубой кварц, опал, фиолетовый флюорит и белый молочный кварц. (2) Особые оптические явления, которые можно объяснить рассеянием, включают эффект "кошачьего глаза", эффект звезды и эффект золотого песка. (3) Один из видов блеска, который можно объяснить рассеянием, - это жемчужный блеск.
Помехи	Явление суперпозиции двух монохроматических источников света, излучающих два столба световых волн, которые направлены в одну сторону, имеют одинаковые	(1) Может использоваться для объяснения переливчатости, вызванной наличием трещин или расколов, например, переливчатый кварц (рис. 2-3-124). (2) Может использоваться для объяснения эффекта изменения цвета в особых оптических явлениях, таких как опал. (3) Может использоваться для объяснения непрозрачной поверхности борнита и бронзового цвета, возникающего при окислении синтетического карбида кремния. Ни один драгоценный камень не имеет бронзового цвета (рис. 2-3-125).
Дифракция	Явление отклонения световых волн от их геометрической траектории при столкновении с препятствиями во время распространения.

2. Современные причины возникновения цвета драгоценных камней

Каждая гипотеза имеет свои ограничения. Изучая современные минералы драгоценных камней, минералоги и геммологи, занимающиеся традиционными цветовыми причинами, обнаружили, что появление или изменение цвета некоторых минералов драгоценных камней невозможно объяснить, например, цветовые причины алмазов и изменения цвета драгоценных камней до и после обработки облучением.

Современное развитие физики и химии компенсировало недостатки традиционных гипотез генезиса цвета. В основе объяснения цветов драгоценных камней лежат теория кристаллического поля, теория молекулярных орбиталей, теория полос и теория физической оптики в сочетании со спектроскопическими методами.

Согласно современным теориям строения материи, она состоит из атомов, которые состоят из ядра и электронов, причем электроны движутся вне ядра. Квантовая механика описывает движение электронов и других микроскопических частиц. В 1913 году Бор выдвинул гипотезу о том, что атомы существуют в стабильных состояниях с определенной энергией, известных как стационарные состояния. Каждый тип атома может иметь множество стационарных состояний с различными значениями энергии, и эти стационарные состояния располагаются по энергии, образуя энергетические уровни, причем стационарное состояние с наименьшей энергией называется основным состоянием, а остальные состояния - возбужденными состояниями. Как правило, атомы или ионы находятся в стабильном состоянии, то есть в основном состоянии, в котором энергия не излучается. Если атом или ион подвергается воздействию внешней тепловой энергии, электрической энергии или других видов энергии, внешние электроны поглощают энергию и переходят в возбужденное состояние. Однако электроны в возбужденном состоянии неустойчивы, и примерно через 10-⁸ секунд электроны возвращаются в основное состояние, одновременно излучая часть энергии в виде света.

В геммологии вышеупомянутую точку зрения можно понимать так: появление цвета в драгоценных камнях обусловлено воздействием внешней энергии, например света, на электроны в атомарном составе драгоценного камня. В результате электроны переходят из основного состояния в возбужденное, избирательно поглощая определенные длины волн света. Типы переходов электронов и различия в поглощенной энергии во время этого процесса обусловливают различные цвета, которые в конечном итоге имеют драгоценные камни. Таблица 7 представляет собой сводную таблицу, составленную российскими и американскими учеными и классифицирующую цвета драгоценных камней на 12 типов, относящихся к 4 основным теориям.

Таблица 7: Современные цветовые типы драгоценных камней

Соответствующие традиционные цветовые причины	Современные модели теории цветовых причин	Современные типы цветовых причин	Типичные драгоценные камни
Идиохроматический цвет, аллохроматический цвет	Теория кристаллических полей	Переходный металл	Малахит, гранат, бирюза и др.
		Примеси переходных металлов	Изумруд, цитрин, рубин и др.
		Центр цвета	Аметист, дымчатый кварц, флюорит и др.
	Теория молекулярных орбиталей	Передача заряда	Сапфир, лазурит и др.
	Теория молекулярных орбиталей	Органическое крашение	Янтарь, коралл и т.д.
	Теория полос	Проводник	Медь (Cu), серебро (Ag) и т.д.
		Полупроводник	Гален, прустит и др.
		Нечистый полупроводник	Голубые бриллианты, желтые бриллианты и т.д.
Псевдоцвет	Теория физической оптики	Рассеивание	"Огонь" ограненных бриллиантов и т.д.
		Рассеивание	Лунный камень и др.
		Помехи	Окраска халькопирита и др.
		Дифракция	Цвет поверхности опала, халькопирита и др.

Раздел III Объяснение механических свойств, связанных с кристаллами

Механические свойства драгоценных камней делятся на четыре основные категории и семь явлений: спайность, излом и разрушение относятся к одной категории, а три другие категории - к твердости, плотности и вязкости. Здесь мы обсудим спайность, излом, разрушение, твердость и относительную плотность, связанные с кристаллами.

Кливаж, излом и разрушение - это свойства кристаллов, возникающие под действием внешней силы, причем характеристики и причины разрушения различны. Они являются одними из важных физических свойств для идентификации и обработки драгоценных камней.

1. Расщепление кристаллов

1.1 Определение расщепления

Явление, когда под действием внешней силы кристалл разбивается вдоль определенных кристаллографических направлений на гладкие плоскости, называется спайностью, а эти гладкие плоскости - плоскостями спайности (рис. 2-4-1).

Расщепление может быть использовано для различения разных кристаллов. Степень целостности плоскости спайности, направление спайности и угол спайности у разных кристаллов различны. Спайность является одной из важных характеристик, отражающих структуру кристаллов (рис. 2-4-2), и имеет более общее значение, чем морфология кристаллов. Независимо от того, насколько близок кристалл к идеальному уровню, до тех пор, пока кристаллическая структура не меняется, характеристики спайности остаются неизменными, что является важной характеристической основой для идентификации кристаллов.

1.2 Ключевые моменты для наблюдения за расщеплением

Если при наблюдении за поверхностью излома в кристалле или драгоценном камне с определенного направления в отраженном свете поверхность излома плоская и при встряхивании дает зеркальную вспышку, то такая поверхность излома называется спайностью.

Поверхности спайности могут появляться не только в кристаллах, но и в обработанных драгоценных камнях, например перьевидная талия готового бриллианта или сороконожка, напоминающая спайность в лунном камне.

При наблюдении в отраженном свете поверхности спайности иногда имеют перламутровый блеск (рис. 2-4-3), а между слоями спайности можно увидеть интерференционные цвета (рис. 2-4-4, 2-4-5).

1.3 Описание методов расщепления

Описание расщепления делится на три аспекта: полнота плоскости расщепления, направление расщепления и угол расщепления.

(1) Полнота поверхностей расщепления

Исходя из наличия или отсутствия расщепления и степени гладкости (также известной как степень развития), расщепление можно разделить на четыре категории: полное расщепление, полное расщепление, умеренное расщепление и неполное расщепление (табл. 1).

Таблица 1: Уровни расщепления и характеристики наблюдения

Уровень расщепления	Уровень сложности	Характеристики наблюдения за поверхностью расщепления	Пример
Идеальное декольте	Легко расщепляется на тонкие листы	Гладкие и плоские тонкие листы	Слюда, графит и т.д.
Полное расщепление	Легко раскалывается на плоскости или мелкие кусочки, со сложными поверхностями излома.	Гладкие, ровные и блестящие поверхности, которые могут иметь ступенчатый вид.	Алмаз, топаз, флюорит, кальцит и др.
Умеренное расщепление	Может расщепляться на плоскости, при этом легче возникают переломы	Относительно плоская поверхность, не очень сплошная и несколько шероховатая.	Хризоберилл, лунный камень и др.
Неполное расщепление	Нелегко делится на плоскости, имеет множество изломов	Неровный, неравномерный, с ощущением жирности.	Апатит, циркон, оливин и др.

Кристаллы с идеальной спайностью не подходят для ювелирных изделий из-за своей прочности и плохой обрабатываемости. Например, слюда (рис. 2-4-6) и графит.

Кристаллы других степеней спайности, кроме очень совершенной, могут использоваться как драгоценные камни, например алмазы с идеальной спайностью, флюорит (рис. 2-4-7). Топаз (рис. 2-4-8) и др.

Слово "развитие" часто используется при описании или обсуждении расщепления, и его можно понимать как предрасположенность, например, "развитие расщепления" означает, что расщепление имеет тенденцию к возникновению.

(2) Направление расщепления

Различные минералы могут иметь одно направление спайности или несколько.

Обычно наблюдается однонаправленная (графит, слюда и т.д.), двухнаправленная (горнбленд и т.д.), трехнаправленная (кальцит и т.д.) и, кроме того, четырехнаправленная (например, флюорит) и шестинаправленная (например, сфалерит) спайность (рис. 2-4-9).

Поскольку спайность - явление направленное, важно, чтобы плоскость обрабатываемого камня не была параллельна плоскости спайности. Она должна быть смещена не менее чем на 5°, иначе возникнет явление, при котором грани невозможно будет отполировать гладко и ярко, несмотря ни на что.

(3) Расщепление угол пересечения

Для кристаллов или драгоценных камней с двумя или более направлениями спайности, несколько направлений спайности находятся под определенным углом, и это угловое соотношение называется углом пересечения (рис. 2-4-10, 2-4-11).

2. Расщепление кристаллов

2.1 Определение расщепления

Явление, при котором под действием внешней силы кристалл разрушается вдоль определенных кристаллографических направлений, что напоминает спайность, но с более гладкой поверхностью, чем при спайности.

Излом и спайность имеют разные причины; изломы часто возникают на границе двойников, особенно в некоторых драгоценных камнях с двойниками, а в геммологии они встречаются только в корунде (рис. 2-4-12).

2.2 Основные моменты при наблюдении за переломами

① Кристаллы перед обработкой можно осмотреть на предмет изломов в отраженном свете, обнаружив от одного до трех направлений ступенчатых поверхностей изломов на драгоценном камне, похожих на спайность (рис. 2-4-13, 2-4-14).

② Обработанные драгоценные камни можно осмотреть на предмет трещин в проходящем свете, обнаружив от одного до трех направлений параллельных, более гладких поверхностей трещин внутри драгоценного камня (рис. 2-4-15).

3. Разрушение кристаллов

3.1 Определение перелома

Явление, когда минералы после нагрузки ломаются не в определенном направлении, в результате чего образуются поверхности излома различной неровной и неправильной формы, называется изломом (рис. 2-4-16). Появление изломов не связано с натуральностью драгоценных камней; это явление можно наблюдать в натуральных, синтетических и искусственных драгоценных камнях. Появление изломов также не связано с классификацией драгоценных камней; это явление можно наблюдать в кристаллах, агрегатах, органических драгоценных камнях и аморфных твердых телах.

3.2 Основные моменты при наблюдении за переломами

Наблюдение поверхности излома кристалла или драгоценного камня в определенном направлении с помощью светоотражающей трубки. Если поверхность излома неровная и показывает отражательное мерцание при движении, то такая поверхность излома называется трещиной.

Изломы могут возникать как в необработанных кристаллических камнях, так и в драгоценных камнях с неповрежденной формой после обработки, особенно после падения или воздействия внешних сил (рис. 2-4-17). Изломы, похожие на раковины, часто имеют жирный блеск.

3.3 Методы описания переломов

Изломы отличаются от гладких и плоских поверхностей расщепления: они, как правило, неровные и изогнутые. Мы часто используем аналогии для описания морфологии изломов, применяя термины, часто встречающиеся в повседневной жизни, такие как "раковинообразный" и "неправильный".

Распространенной формой излома в кристаллах является раковистый излом, который можно легко наблюдать во многих драгоценных камнях, где спайность развита слабо. Например, в кварце, турмалине и синтетическом иттриево-алюминиевом гранате (рис. 2-4-18, 2-4-19).

4. Твердость кристаллов

4.1 Определение твердости

Твердость - термин в физике, обозначающий способность материала сопротивляться проникновению твердого предмета в его поверхность. Она указывает на сравнительную мягкость или твердость различных материалов в зависимости от их локального сопротивления внешнему проникновению. В связи с созданием различных методов испытаний существуют различные стандарты твердости. Механические значения этих стандартов твердости различны и обычно сравниваются с помощью экспериментальных результатов; однако твердость по Виккерсу и твердость по Моосу могут быть преобразованы с помощью формул.

Существует множество методов испытания твердости, включая методы вдавливания, проникновения, шлифования и отскока, среди которых широко используются первые два метода.

В методе вдавливания используется конусообразный индентор из сплава или алмаза, который прикладывает определенную нагрузку (вес) к полированной поверхности минерала. Соотношение между нагрузкой и площадью (или глубиной) вдавливания используется для определения твердости минерала. Твердость, измеренная с помощью индентора ромбической формы, называется твердостью Кнупа. Твердость, измеренная с помощью индентора квадратной формы, называется твердостью по Виккерсу (HV), также известной как абсолютная твердость (рис. 2-4-20, 2-4-21). При изучении минералогии и геммологии обычно проверяют твердость по Виккерсу.

Метод царапания оценивает устойчивость минерала к воздействию внешних сил, таких как царапание, прессование или шлифование. Этот метод был последовательно использован в минералогии вместе со шкалой твердости Мооса (Фридрих Моос, 1822) (рис. 2-4-22). Шкала твердости Мооса представляет собой ранжированную таблицу 10 распространенных в природе высокочистых минералов, расположенных в соответствии с их устойчивостью к царапанию. Зарегистрированные результаты этого ранжирования называются твердостью по Моосу (HM), также известной как относительная твердость.

Твердость в таблице параметров идентификации драгоценных камней относится к твердости по Моосу.

Твердость по Виккерсу и твердость по Моосу могут быть преобразованы по формуле, и результаты преобразования показывают, что зависимость между твердостью по Моосу является нелинейной зависимостью роста (рис. 2-4-23).

4.2 Наблюдения за твердостью по Моосу

① Твердость подавляющего большинства минералов проверяется в кристаллографии путем определения характеристик стандартных минералов по шкале твердости Мооса в сравнении с исследуемыми минералами. При идентификации драгоценных камней строго запрещается царапать их друг о друга (наличие царапин может повлиять на стоимость камня).

② Для некоторых драгоценных камней и их имитаций, которые были огранены, мы можем отличить драгоценные камни от их имитаций, наблюдая за остротой краев граней из-за их различной твердости, например, отличить алмазы от имитаторов алмазов (Рисунок 2-4-24 - Рисунок 2-4-25), а также отличить рубины от синтетических рубинов (Рисунок 2-4-26).

Рисунок 2-4-26 Грани расположены от острых к гладким слева направо (слева - рубин с твердостью по шкале Мооса 9, посередине - гранат с твердостью по шкале Мооса 7-8, справа - турмалин с твердостью по шкале Мооса 7,5), красная стрелка указывает на поверхность, где явление проявляется наиболее ярко.

4.3 Метод описания твердости по Моосу

Если минерал может поцарапать апатит (т.е. его твердость больше, чем у апатита), но может быть поцарапан ортоклазом (т.е. его твердость меньше, чем у ортоклаза), то твердость этого минерала находится между 5 и 6, что можно записать как 5-6. На практике вместо твердомера можно использовать более простые методы; например, твердость ногтя составляет 2,5, а твердость ножа - 5,5, поэтому твердость минерала можно условно разделить на меньше, чем ноготь ( 5,5). Также можно использовать обычную стальную иглу (HM=5,5~6). Таблица распространенных драгоценных камней и предметов быта с твердостью по шкале Мооса приведена в таблице 2.

Таблица 2: Распространенные драгоценные камни и предметы обихода Таблица твердости Мооса

Твердость	Репрезентативный объект	Общее использование
1	Тальк, графит	Тальк - стандартный минерал для шкалы твердости Мооса, и он известен как самый мягкий минерал. Обычно его используют для изготовления талька, но из-за очень низкой твердости по шкале Мооса его нельзя использовать в качестве драгоценного камня.
2	Гипс	Стандартный минерал для шкалы твердости Мооса; из-за очень низкой твердости по Моосу не может использоваться в качестве драгоценного камня. Встречается на рынке в качестве камня для печатей и коллекционных предметов
2 ~ 3	Кубик льда	Один из самых распространенных предметов в повседневной жизни
2.5	Ногти, янтарь, слоновая кость	Янтарь и слоновая кость - распространенные органические драгоценные камни
2.5 ~ 3	Золото, серебро, алюминий	Золото и серебро обычно используются для изготовления ювелирных изделий, а алюминий - в промышленности.
3	Кальцит, медь, жемчуг, медные иглы.	Кальцит является стандартным минералом для шкалы твердости Мооса и может использоваться в качестве материала для резьбы; он также является важным компонентом дихроскопов, используемых для идентификации драгоценных камней. Медь впервые была использована для украшения, а в настоящее время широко применяется для производства сплавов и в качестве передающей среды в электронной промышленности. Жемчуг - распространенный органический драгоценный камень.
3.5	Ракушки.	Распространенные органические драгоценные камни; мелкие раковины можно непосредственно инкрустировать для украшения, а крупные раковины можно резать и полировать, превращая в бусины и другие декоративные материалы, как, например, тридакна гигас.
4	Плавиковый шпат	Стандартный минерал по шкале твердости Мооса, также известный как флюорит, может использоваться в качестве материала для резьбы и является одним из распространенных драгоценных камней. Благодаря своей относительно низкой твердости он часто встречается в уникальных украшениях ручной работы.
4 ~ 4.5	Платина	Редкий металл, а также самый твердый среди драгоценных металлов. Платина часто используется в военной промышленности или ювелирной обработке
4 ~ 5	Железо	Широко используется в сталелитейном производстве и других промышленных отраслях.
5	Апатит	Стандартные минералы по шкале твердости Мооса, один из распространенных драгоценных камней
5 ~ 6	Нержавеющая сталь, маленький нож, стальная игла, стеклянный предметный столик	Один из инструментов, широко используемых в геологии для определения характеристик минералов и горных пород, а также для предварительной оценки твердости по шкале Мооса минералов и горных пород.
6	Ортоклаз, танзанит, чистый титан	Полевой шпат - стандартный минерал для шкалы твердости Мооса, а танзанит - один из распространенных драгоценных камней.
6 ~ 7	Зубы (внешний слой коронки), фарфоровые детали.	Основной компонент - гидроксиапатит.
6 ~ 6.5	Нефрит	Один из распространенных видов нефрита.
6.5	Пирит	Кристалл имеет большую поделочную ценность и редко подвергается огранке и полировке в виде драгоценных камней.
6.5 ~ 7	Жадеит	Один из распространенных видов нефрита.
7	Кварц, аметист	Стандартный минерал по шкале твердости Мооса, один из распространенных драгоценных камней
7.5	Турмалин, циркон	Один из распространенных драгоценных камней.
7 ~ 8	Гранат	Один из распространенных драгоценных камней.
8	Топаз	Стандартные минералы по шкале твердости Мооса, один из распространенных драгоценных камней
8.5	Гелиодор	Один из распространенных драгоценных камней.
9	Корунд	Стандартные минералы по шкале твердости Мооса, один из распространенных драгоценных камней
9.25	Синтетический карбид кремния	Один из распространенных имитаторов бриллиантов
10	Алмаз	Стандартные минералы по шкале твердости Мооса, один из распространенных драгоценных камней
Больше 10	Полимерные алмазные наностержни	В 2005 году немецкие ученые разработали материал тверже алмаза, который имеет широкие перспективы промышленного применения.

5. Относительная плотность кристаллов

5.1 Определение относительной плотности

Плотность - одно из важных свойств драгоценных камней, поскольку она отражает их химический состав и кристаллическую структуру. Плотность драгоценного камня - это масса камня на единицу объема, обычно измеряемая в г/см³.

Относительная плотность и плотность драгоценных камней численно одинаковы, но первую легче измерить. Относительная плотность драгоценного камня - это отношение его веса в воздухе к весу равного объема воды при температуре 4℃, где при 4℃ масса 1 см³ воды почти точно равна 1 г.

Относительная плотность драгоценного камня зависит от его химического состава. Относительная плотность драгоценных камней одного и того же типа может меняться из-за изменения химического состава, изоморфного замещения, механических включений, наличия включений и адсорбции воздуха в полостях и трещинах. Например, средняя относительная плотность алмазов составляет 3,52 г/см³, но относительная плотность австралийских алмазов - 3,54; некоторые желтые алмазы из Африки имеют относительную плотность 3,52, а некоторые коричневые алмазы из Бразилии - 3,60.

5.2 Методы испытания на относительную плотность

Для определения относительной плотности драгоценных камней обычно используют метод гидростатического взвешивания и метод тяжелой жидкости. Первый метод позволяет более точно измерить относительную плотность драгоценных камней, а второй - быстро провести различие между двумя похожими камнями с разной относительной плотностью.

Относительная плотность драгоценных камней обычно колеблется от 1 до 7. Камни с относительной плотностью ниже 2,5 (например, янтарь) считаются низкоплотными, камни с относительной плотностью от 2,5 до 4 (например, кварц) - среднеплотными, а камни с относительной плотностью выше 4 считаются высокоплотными. Большинство драгоценных камней имеют относительную плотность от 2,5 до 4.

(1) Метод гидростатического взвешивания

Согласно принципу Архимеда, когда объект погружается в жидкость, сила плавучести, действующая на объект со стороны жидкости, равна весу жидкости, вытесненной объектом. Измерив вес драгоценного камня в воздухе на основе веса жидкости, вытесненной объектом, мы можем рассчитать относительную плотность драгоценного камня (сокращенно SG, также известную как удельный вес). (Рисунок 2-4-27 - Рисунок 2-4-29).

Рисунок 2-4-28 Состояние аксессуаров для взвешивания очистки воды на весах после комбинирования (кронштейн для подвеса сетки расположен на диске для взвешивания весов, кронштейн для стакана расположен на обоих концах диска для взвешивания весов, другие комбинации крепления см. следующий рисунок)

Метод расчета - вес драгоценного камня в воздухе, деленный на разницу между весом драгоценного камня в воздухе и воде. Вычисленное значение обычно сохраняется с точностью до двух знаков после запятой, то есть относительная плотность = вес драгоценного камня в воздухе ÷ (вес драгоценного камня в воздухе - вес драгоценного камня в воде) x плотность воды ＝ вес драгоценного камня в воздухе ÷ вес воды того же объема, что и драгоценный камень x плотность воды.

Используя приведенную выше формулу, предположим, что драгоценный камень весит 5,80 г в воздухе и 3,50 г в воде, при этом плотность воды составляет 1 г/см³; расчеты производятся следующим образом:

SG ＝ 5,80 ÷ (5,80 - 3,50) x 1 г/см³

＝5.80 4÷2.30 x 1 г/см³

＝2,50 г/см³

Таким образом, мы вычисляем, что относительная плотность этого драгоценного камня составляет 2,50 г/см³.

Важно отметить, что если не указано иное, плотность воды обычно принимается равной г/см³ при температуре 4℃.

(2) Метод тяжелых жидкостей

На весы устанавливается комплект принадлежностей для взвешивания чистой воды (опора для подвешивания мешка с сеткой устанавливается на поддон для взвешивания, а опора для стакана - на оба конца поддона для взвешивания; остальные принадлежности см. на рисунке ниже).

Метод тяжелой жидкости - это простой и эффективный способ косвенного определения относительной плотности драгоценного камня путем помещения образца в известную тяжелую жидкость (см. табл. 3) и наблюдения за тем, тонет ли камень или плавает. Тяжелые жидкости относятся к органическим летучим, слаботоксичным растворам и в современном тестировании драгоценных камней используются реже.

Таблица 3: Четыре распространенные тяжелые жидкости и минералы-индикаторы

Обычные тяжелые жидкости	Плотность распространенных тяжелых жидкостей	Взвешенные минералы-индикаторы в обычных тяжелых жидкостях
Разбавленный трибромметан CHBr₃	2.65	Чистый кристалл без трещин
Трихлорметан CHBr₃	2.89	Чистый зеленый берилл без трещин
Разбавленный дийодметан CH₂I₂	3.05	Чистый розовый турмалин без трещин (плотность турмалина слегка варьируется в зависимости от цвета, а относительная плотность розового турмалина относительно стабильна)
Дийодметан CH₂I₂	3.32	Чистый нефрит без трещин

6. Жесткость кристаллов

Прочность кристалла включает в себя как гибкость, так и хрупкость. Явление, когда драгоценные камни плохо сопротивляются разрушению (износу, растяжению, давлению, огранке), называется хрупкостью.

Хрупкость не имеет ничего общего с оптическими свойствами драгоценного камня и другими механическими свойствами, такими как спайность, раскол, излом, твердость, плотность и т. д. Хрупкость кристалла связана с тем, как соединены элементы кристалла, что мы не можем наблюдать невооруженным глазом. Ее можно почувствовать и увидеть только при обработке и ношении драгоценного камня (рис. 2-4-30). При продаже готовых изделий из ограненного камня часто обнаруживается, что край ограненного камня поврежден из-за неплотно прилегающей упаковочной бумаги, и повреждение уменьшается после использования отдельной мягкой хлопчатобумажной упаковки. Разрушение грани из-за хрупкости также часто встречается у драгоценных камней, собранных и наблюдаемых в течение длительного времени (рис. 2-4-31).

Распространенная хрупкость кристаллов драгоценных камней от сильной к слабой выглядит следующим образом: флюорит, хризоберилл, лунный камень, топаз, изумруд, оливин, аквамарин, кварц, алмаз, сапфир, рубин.

Раздел IV Другие физические свойства кристаллов

1. Электрические свойства кристаллов

(1) Проводимость

Способность минералов драгоценных камней проводить электричество называется электропроводностью. Большинство драгоценных камней непроводящие, но такие камни, как гематит, синтетический рутил и природные голубые алмазы (тип IIb), могут проводить электричество. Полупроводниковые свойства природных голубых алмазов особенно важны, поскольку они являются одной из отличительных черт искусственно окрашенных алмазов, в то время как искусственно окрашенные голубые алмазы непроводящие.

(2) Термоэлектрический эффект

Когда кварц и турмалин многократно нагреваются и охлаждаются, они расширяются или сжимаются, создавая напряжение или заряд на обоих концах кристалла. Это явление называется термоэлектрическим эффектом. Именно поэтому турмалин поглощает пыль при нагревании солнечным или искусственным светом.

(3) Пьезоэлектрический эффект

Явление, при котором на обоих концах кристаллических материалов, таких как кварц, при сжатии или растяжении в определенном направлении появляются равные количества противоположных зарядов.

2. Тепловые свойства кристаллов - теплопроводность

Способность материала проводить тепло называется теплопроводностью, и разные драгоценные камни обладают разной теплопроводностью. Сравнение теплопроводности позволяет эффективно различать драгоценные камни. Хотя тепловые свойства помогают идентифицировать многие драгоценные камни, наиболее важным и очевидным из них является алмаз, теплопроводность которого намного выше, чем у второго по величине камня - корунда. Это также является одним из принципов разработки приборов для определения теплопроводности драгоценных камней.

3. Радиоактивность кристаллов

Радиоактивные элементы, такие как U, Th, Ra и т. д., могут самопроизвольно испускать частицы или лучи из ядра, выделяя при этом энергию. Это явление называется радиоактивностью, а сам процесс - радиоактивным распадом. Если ученые знают скорость радиоактивного распада и имеют приборы, способные измерить присутствие различных изотопов, они могут очень точно рассчитать возраст объекта. Например, изучая содержание радиоактивных изотопов редких металлов осмия (Os) и рения (Re) в алмазах, можно определить возраст алмазов, возраст которых исчисляется миллиардами лет.

В природных минералах драгоценных камней, таких как алмазы, содержатся радиоактивные элементы. Влияние радиоактивности на свойства драгоценных камней проявляется в двух аспектах: она вызывает естественную окраску драгоценных камней и улучшает их цвет. Важно отметить, что чрезмерная радиоактивность может нанести вред человеческому организму.

4. Свойства поверхности драгоценных камней

Свойства поверхности минералов драгоценных камней связаны с поверхностной кристаллической структурой минералов драгоценных камней. Структура поверхности минералов драгоценных камней зависит от конкретного типа камня, и свойства поверхности, определяемые структурой поверхности, неизбежно будут отличаться.

Поверхностные свойства минералов ярко проявляются в их адсорбционных эффектах по отношению к внешним веществам, таких как гидрофобность и липофильность. Гидрофобность - это термин в химии, обозначающий физическое свойство молекулы (гидрофобного вещества) отталкивать воду. Гидрофобность часто называют липофильностью, но эти два термина не совсем синонимы. В то же время большинство гидрофобных веществ обычно липофильны; есть и исключения, например силиконовый каучук и фторированные соединения.

В геммологии используется такое свойство, как алмаз, и при идентификации бриллиантов и их имитаций, а также при выборе бриллиантов часто используется это свойство.

Копирайт @ Sobling.Jewelry - Пользовательские ювелирные изделия производителя, OEM и ODM ювелирный завод

Хеман

Эксперт по ювелирным изделиям --- 12 лет богатого опыта

Привет, дорогая,

Я - Хеман, папа и герой двух замечательных детей. Я рад поделиться своим ювелирным опытом в качестве эксперта по ювелирным изделиям. С 2010 года я обслуживаю 29 клиентов со всего мира, таких как Hiphopbling и Silverplanet, помогая и поддерживая их в творческом ювелирном дизайне, разработке и производстве ювелирных изделий.

Если у вас есть какие-либо вопросы о ювелирной продукции, не стесняйтесь звонить или писать мне, и давайте обсудим подходящее решение для вас, и вы получите бесплатные образцы ювелирных изделий, чтобы проверить мастерство и качество ювелирных деталей.

Давайте расти вместе!

Добавить комментарий Отменить ответ

Категории ПОСТОВ

Нужна поддержка ювелирного производства?

Отправьте запрос в Sobling

Привет, дорогая,

Давайте расти вместе!

Следуй за мной

Почему стоит выбрать Sobling?

СЕРТИФИКАТЫ

Sobling соблюдает стандарты качества

Самые новые посты

Как освоить базовые и продвинутые техники вязания узлов для изготовления украшений?

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 2 апреля, 2025

Научитесь делать традиционные китайские узлы! В этом руководстве представлены основные и фантазийные узлы, такие как пуговичные, квадратные и змеиные. Оно идеально подходит для ювелирных магазинов, дизайнеров и онлайн-продавцов, которые хотят добавить уникальные культурные штрихи к своим изделиям. Легко выполнимые шаги помогут вам создать прекрасные украшения для ожерелий, браслетов и многого другого.

Читать далее "

Как сделать оригинальную восковую модель и мастер-модель для литья ювелирных изделий?

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 3 января, 2025

Это руководство рассказывает о том, как сделать прекрасные ювелирные модели. В нем вы найдете информацию о вырезании воска, 3D-печати и подготовке литников для первоклассного литья. Это обязательное чтение для ювелиров, студий и всех, кто продает украшения.

Читать далее "

3 вида техники улучшения драгоценных камней: Искусство и наука улучшения драгоценных камней

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 6 ноября, 2024

Улучшение драгоценных камней - это сочетание науки и искусства, которое раскрывает внутреннюю красоту камней, повышая их привлекательность и ценность. Для улучшения цвета, прозрачности и прочности используются такие методы, как термообработка, химические реакции и физические модификации. Узнайте о традиционных и современных методах, раскрывающих скрытое великолепие рубинов, сапфиров, изумрудов и других камней. Если вы любитель ювелирных украшений, дизайнер или продавец, этот краткий обзор поможет вам проникнуть в мир улучшенных драгоценных камней.

Читать далее "

10. Поместите его в драгоценный камень, придав форму.

Исчерпывающее руководство по техникам формовки металла: выемка, текстурирование, гравировка, филигрань и другие

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 22 ноября, 2024

Изучите основы изготовления украшений с помощью нашего руководства! Мы расскажем о выемке металла, распиливании, сварке, текстурировании, морщинистой обработке и гравировке. Идеально подходит для ювелирных магазинов, студий и дизайнеров для создания уникальных изделий. Узнайте, как создавать ювелирные изделия с эмалью и сложной филигранью для создания уникальной коллекции.

Читать далее "

Кейсы: Превращение эскизов в 3D-модели в прошлых проектах от Sobling.jewelry

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 5 мая, 2023

Sobling превращает ювелирные эскизы клиентов в 3D-шедевры. Используя JewelCAD и Rhinogold, они разрабатывают детальные проекты, быстро вносят изменения и обеспечивают удовлетворенность клиентов. Откройте для себя эффективный процесс от концепции до создания, используя опыт Sobling в области 3D-моделирования.

Читать далее "

Рисунок 6-47 Множественные трещины на литой заготовке

Проверка качества ювелирных изделий и анализ дефектов при литье по выплавляемым моделям из воска

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 17 июля, 2024

В этой статье рассматриваются три важных аспекта литья по выплавляемым моделям: качество резиновых форм, качество восковых моделей и дефекты литейного металла.

Читать далее "

Рисунок 5-1 Различные цвета драгоценных камней корунда

Исчерпывающее руководство по 10 видам улучшенных драгоценных камней: Характеристики и классификация

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 7 ноября, 2024

Улучшение драгоценных камней - это сочетание искусства и науки, которое раскрывает внутреннюю красоту камней, повышая их привлекательность и ценность. Изучите такие методы, как термообработка, химические реакции и физические модификации, которые улучшают цвет, прозрачность и прочность рубинов, сапфиров, изумрудов и других камней. Узнайте о традиционных и современных техниках, благодаря которым эти драгоценные камни становятся звездами ювелирного мира. Для ювелирных магазинов, студий, брендов, дизайнеров и розничных торговцев этот обзор предлагает понимание мира улучшенных драгоценных камней.

Читать далее "

Рисунок 2-27 Поза при использовании зубила с плоской головкой

Как сделать оправу? Техника работы с кабошонами и ограненными драгоценными камнями

Хеман - эксперт по ювелирным изделиям 11 декабря, 2024

Изучите основы оправы для ювелирных изделий, простые для начинающих. Рассматриваются драгоценные камни-кабошоны овальной и каплевидной формы, а также ограненные камни. Получите советы по подготовке металла, гибке, огранке и закрепке. Незаменим для ювелиров, студий и дизайнеров, создающих изделия на заказ.

Читать далее "

Ювелирный завод, изготовление ювелирных изделий на заказ,Ювелирный завод Moissanite,Ювелирные изделия из меди,Полудрагоценные ювелирные изделия,Синтетические драгоценные камни,Пресноводный жемчуг,Стерлинговое серебро CZ ювелирные изделия,Полудрагоценные камни на заказ,Синтетические драгоценные камни ювелирные изделия

ИЗВЕСТНЫЕ ПРОДУКТЫ

категория товаров

категория материалов

Исчерпывающее руководство по оптике, механике и физическим свойствам кристаллов

характристики, включая цвета, блеск, прозрачность, люминесценцию, дисперсию, спайность, твердость, термические свойства

Введение:

Оглавление

Раздел I Определения оптических терминов, относящихся к кристаллам

1. Цвет кристаллов

1.1 Определение цвета

1.2 Ключевые моменты для наблюдения за цветом

1.3 Методы описания цвета

(1) Стандартная хроматография

(2) Биномиальный метод

(3) Метод аналогов

2. Блеск кристаллов

2.1 Определение блеска

2.2 Основные моменты при наблюдении за блеском

2.3 Методы описания блеска

(1) Металлический блеск

(2) Алмазный блеск

(3) Стеклянный блеск

(4) Жирный блеск

3. Прозрачность кристаллов

3.1 Определение прозрачности

3.2 Ключевые моменты для соблюдения прозрачности

3.3 Описание методов обеспечения прозрачности

(1) Прозрачный

(2) Sub-Прозрачный.

(3) Полупрозрачный

(4) Полупрозрачный

(5) Непрозрачный

4. Плеохроизм кристаллов

4.1 Определение плеохроизма

4.2 Основные моменты при наблюдении плеохроизма

4.3 Описание методов плеохроизма

5. Люминесценция кристаллов

5.1 Определение люминесценции

(1) Люминесценция

(2) Флуоресценция и фосфоресценция

(3) Влияющие факторы

5.2 Основные моменты при наблюдении люминесценции

5.3 Описание методов люминесценции

6. Специальные оптические явления кристаллов

6.1 Определение специального оптического явления

6.2 Ключевые моменты при наблюдении особых оптических явлений

6.3 Описание методов специальных оптических явлений

(1) Эффект кошачьего глаза

(2) Эффект звездного света

(3) Эффект изменения цвета

(4) Эффект золотого песка

(5) Эффект лунного света

(6) Эффект изменения цвета

7. Дисперсия кристаллов

7.1 Определение дисперсии

7.2 Ключевые моменты для наблюдения за дисперсией

7.3 Описание методов диспергирования

8. Определения оптических терминов, относящихся к кристаллам при использовании обычных лабораторных приборов для идентификации

8.1 Изотропные и неоднородные материалы

(1) Изотропное тело

(2) Не-гомогенное тело

8.2 Одноосное преломление, двулучепреломление, показатель двулучепреломления

8.3 Оптическая ось, оптическая индикатриса, одноосный кристалл, двуосный кристалл

(1) Оптический Ось

(2) Оптический Indicatrix

(3) Одноосный кристалл

(4) Двуосные кристаллы

8.4 Коэффициент рассеивания, полное внутреннее отражение

(1) Скорость рассеивания

(2) Полное внутреннее отражение

8.5 Естественный свет, поляризованный свет

(1) Естественное освещение

(2) Поляризованный свет

9. Краткое изложение терминологических связей кристаллической оптики

Таблица 1: Сводная таблица терминологических связей кристаллической оптики.

Раздел II Почему драгоценные камни имеют цвет

1. Традиционные причины возникновения цвета драгоценных камней

Таблица 2: Взаимосвязь между цветом минерала, цветом прожилок, прозрачностью и блеском

Таблица 3: Распространенные красящие элементы в драгоценных камнях

(1) Идиохроматический цвет