偏光下宝石的颜色、多色性和吸收性

如题所述

一、宝石的颜色

当光通过宝石时,不管宝石如何透明,总是要吸收一部分。如果宝石对白光中的各色光波同等吸收,通过宝石后仍为白光,只是强度有所减弱,此时宝石不具有颜色,这类宝石称为无色宝石。如果宝石对白光中的各种色光吸收程度不等,则透出的各种色光强度比例将发生改变,因而,宝石呈现特定的颜色。宝石对白光中各色光波的不等量吸收,称选择吸收。所以,宝石呈现的颜色是宝石对光波选择吸收的结果。

宝石对白光中各种色光选择吸收后所呈现的颜色,遵循色光的混合—互补原理。红、绿、蓝三种色光称原色光。这三种原色光,按不同比例混合,就可得到白光中除红光、绿光、蓝光以外的其他主要色光,如橙、黄、青、紫等色光。

当两种色光混合后呈现白色,则称这两种色光为互补色光。红光与青光、绿光与品红光、蓝光与黄光等都是互补色光。

宝石颜色的深浅,则取决于宝石对各色光波吸收的总强度。吸收的总强度大,颜色则深,反之颜色则浅。而吸收的总强度又取决于宝石本身的性质和宝石的厚度,对同一种宝石而言,其厚度越大颜色越深。

均质体宝石的光学性质各方向一致,不同振动方向光波的选择吸收和吸收的总强度相同,所以均质体宝石的颜色及颜色的深浅,各方向相同,光波在宝石晶体中的振动方向改变,其颜色不发生改变。

二、多色性与吸收性

非均质体宝石的光学性质因方向而异,对光波的选择吸收及吸收总强度也随方向而异。因此,在单偏光下旋转偏光显微镜载物台时,许多有色的非均质体宝石薄片的颜色及颜色的深浅会发生变化。这种由于光波在宝石晶体中的振动方向不同,使颜色发生改变的现象称为多色性;而颜色有深有浅,这种变化现象称为吸收性。

1.一轴晶宝石的多色性与吸收性

一轴晶宝石有两个主要的颜色,分别与Ne和No相当。兹以黑色碧玺(黑电气石)为例,说明一轴晶宝石的多色性现象。光的振动方向平行PP的偏光,进入碧玺后沿Ne方向振动(在No方向的振幅为零),呈现浅紫色(图3-7-1a)。这种颜色是光波在晶体中沿Ne方向振动时,对光波选择吸收后透出电气石的色光综合形成的。光率体椭圆的长半径No平行下偏光镜振动方向PP(图3-7-1b),由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光,进入电气石薄片后沿No方向振动,它呈现深蓝色,这种颜色是光波在晶体中沿No方向振动时,对光波选择吸收后透出电气石的色光混合形成的。当光率体椭圆的长短半径Ne与下偏光镜振动方向斜交时(图3-7-1c),由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光,分解形成两种偏光,一种偏光的振动方向平行Ne,另一种偏光的振动方向平行No,因此显示浅紫色与深蓝色的过渡色。斜交光轴切片颜色的变化没有平行光轴切面显著。一轴晶宝石-黑电气石的多色性记录方式是:

No=深蓝色,Ne=浅紫色(多色性公式)

图3-7-1 宝石的多色性与吸收性

a—下偏光光的振动方向平行Ne方向振动;b—下偏光光的振动方向平行No方向振动;c—下偏光光的振动方向斜交Ne′No方向振动

因为No的颜色比Ne深,表示光波沿No方向振动时总吸收强度大,故其吸收性是:

No>Ne(吸收性公式)

2.二轴晶宝石的多色性与吸收性

二轴晶宝石有3个主要的颜色,分别与光率体3个主轴Ng、Nm、Np对应。平行光轴面的切面上显示NgNp的颜色,其多色性最明显;垂直光轴的切面,只显示Nm的颜色,不具多色性;垂直Bxa的切面显示Nm、Np(正光性)或Nm、Ng(负光性)的颜色,其多色性明显程度介于前两种切面之间。显然测定二轴晶宝石的多色性,至少需要两个方向的切面。以普通角闪石为例,其多色性记录方式如下:

Ng=深绿色或深蓝绿色,Nm=绿色,Np=浅黄绿色

吸收公式:Ng>Nm>Np,称为正吸收;如果与此相反,Np>Nm>Ng则称为反吸收。

非均质体矿物和宝石,不同类型的多色性明显程度往往是不同的,有的矿物多色性极为明显,如黑云母;有的矿物多色性不太明显,如紫苏辉石;有的非均质体矿物看不出多色性。多色性的明显程度除与宝石的本性有关外,还与切片方向有关。一般是平行光轴(一轴晶)或平行光轴面(二轴晶)切片的多色性最明显,垂直光轴切片不具多色性,其他方向切片的多色性明显介于二者之间。此外多色性的明显程度还和薄片厚度有关,薄片厚度越大,多色性越明显,所以观察宝石的多色性时,不能只凭个别颗粒下结论。应该多方向进行观察。

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