3宝石的颜色特征.ppt

第一章 绪论 宝石的颜色特征 颜色是宝石评价的重要标准，也是人们识别宝石的很重要参照。因此，宝石的颜色特征深受人们关注。 实际上，在宝石的人工生长及以改色为主要目的的人工改善工作中，宝石的呈色机理同样是人们研究的重点。 研究宝石颜色的意义 每种宝石都有它自身特有的颜色，彩色宝石的颜色是评价宝石的基础。 如翡翠的颜色就是其最重要的评价依据。同样质地的一块翡翠，甚至从同一块原石上并排切割下来的不同颜色的翡翠（如一块无色、一块翠绿色）的价值可相差上万倍。祖母绿也有类似情况，一块绿色闪灰和一块鲜艳绿色的祖母绿相比，价值将会相差上百倍。 研究宝石颜色的意义 宝石颜色成因的研究为生长宝石和改善宝石提供了理论依据。 宝石的颜色大多由其含有的杂质或结构缺陷所致。通过生长或改善时有意识地加减这些杂质或调整它们的价态，可产生理想颜色。对结构缺陷引起的颜色也是一样，可以人为地增加或减少宝石的结构缺陷，以引起宝石颜色的变化。 颜色的概念 颜色是一种生理感觉，当波长在大约390?770nm范围内的电磁波辐射，刺激人们的视神经时，就有颜色的感觉。这一区段的电磁波辐射称为可见光区。 宝石的颜色是由于宝石对不同波长的可见光选择性吸收的结果。这种选择性常与宝石矿物所含的化学成份有关。 宝石的颜色分类 自色 由宝石自身的化学组成这一固有的因素引起的颜色，叫做自色。 这种宝石称自色宝石，这种宝石所具有的颜色是固定不变的，常可用作宝石的鉴定特征。 宝石的颜色分类 宝石的颜色分类 他色 是宝石的非固有因素引起的颜色，但不包括物理光学效应引起的颜色。 一般而言，他色是由于外来的杂质包括机械混入物等引起的。这些杂质有的也进入矿物晶格，形成类质同像置换。 同一种矿物，往往可以因为所含杂质不同而呈现不同的他色 。 大部分宝石的颜色都是他色 。 宝石的颜色分类 宝石的颜色分类 假色 所有由物理光学效应引起的颜色，一律归入假色。 宝石颜色的观测 1.直接目测法 正常人眼的视网膜上，含有红、绿、蓝三种不同感光色素的视锥细胞，具有辨别不同颜色的功能。人们可按照视觉感来描述宝石的颜色。对于单色宝石，用红、橙、黄等一个颜色表示；如颜色介于两色之间，则用两种颜色来表示，而且习惯上将次要颜色写在前面，主要颜色写在后面，如黄绿色橄榄石；有时也可用实物的颜色来表示宝石的颜色，如蜜黄色猫眼。 宝石颜色的观测 2.对比目测法 将各种颜色印制成标准系列的色度图册，将宝石与图册上的颜色比较，找到相同颜色，即为宝石所属的标准颜色。这种方法快速简便，还能减少目测法带来的人为视觉差别。 宝石颜色的观测 3.仪器测定法 将宝石样品放入分光光度计中，在390至700nm的可见光范围内，按一定的波长间隔测定，计算出红、绿和蓝光的含量值，称为三刺激值。其中绿光含量值称为视觉透射率，就是颜色三要素中的亮度。根据三刺激值，可在国际照度委员会（CIE）规定的标准色度图上求出另外两个要素，即色调（主波长）和饱和度。 宝石的呈色机理 为了系统地解释由宝石固有成份、杂质、缺陷和特殊构造产生的颜色，人们采用了四种不同的近代物理学理论，即晶体场理论、分子轨道理论、能带理论和物理光学理论。对于某一宝石的具体颜色，在这四种理论中总能找到一种能给予圆满地解释。总计五大呈色机理。 宝石的呈色机理 1.过渡金属离子次外层电子跃迁致色 过渡金属离子含有d1到d9的d电子，它们在配位体电场的作用下发生分裂。由于它们的dγ和dε轨道没有全充满，d电子可以在两者之间跃迁，而其能量差一般在1.2-3.7eV的范围内，相当于可见光的波长。 宝石的呈色机理 2.色心致色 色心指由于各种原因所形成的晶体结构点缺陷，因其可致色而得名。 色心的存在直接导致晶体结构中形成未成对电子。在晶体场中，它可以像过渡金属未成对电子那样有基态和激发态，它在各能态中跃迁而吸收可见光。 宝石中常见的色心是“电子色心”和“空穴色心” 。 宝石的呈色机理 3.电荷转移致色 分子轨道理论认为，原子形成分子后，电子不再像晶体场理论提出的那样，仍属于原来原子轨道所有，而是在一定的分子轨道中运动。 根据分子轨道理论，电子可以从一个原子的轨道上，跃迁到另一个原子的轨道上，称为“电荷转移”。 宝石的呈色机理 这种在两个原子轨道之间的电子跃迁，其能量差同样在可见光能量范围内，从而在吸收光谱上出现相应的强吸收带。 这种电荷转移有很高的概率，所以它对光的吸收大大地强于离子本身电子跃迁所产生的吸收，产生的颜色更鲜艳。 电荷转移可以发生在金属－金属、非金属－非金属、金属－非金属之间 。 宝石的呈色机理 4.能带致色 能带理论讨论的不是单个离子、分子或孤立离子团，而是整个晶体中电子的运动。 能带理论认为，固体中的电子不是束缚于某个原子，而是在整