宝石颜色成因

轨道磁量子数 m 轨道角动量在磁场方向的投影。取值范围为 -l,-(l-1),-(l-2),…,0,…,(l-1),l 决定角动量在空间的给定方向上的分量的大小， 即决定原子轨道或电 子云在空间的伸展方向。 氢原子中电子状态可用 n,l,m 三个量子数表示，其波函数也可表示 为：
n ,l , m
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求该复合光的三刺激值
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分光测色仪器：测量物体的光谱反射或光谱透射特征，再选用 CIE 的 标准照明体和标准观察者，通过积分计算，求得颜色的三刺激值
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第 3 章 传统颜色成因理论 3.1 自色 宝石颜色是由组成宝石矿物的固有化学成分的元素而形成，称为自 色。这种宝石称为自色宝石。 3.2 他色 宝石颜色是由组成宝石矿物固有化学成分以外的少量或微量杂质元 素而形成的,称为他色。 这种宝石称为他色宝石。大部分宝石都是他色宝石。 3.3 致色离子 不论是自色宝石，还是他色宝石，引起宝石颜色的离子都常常是过渡 元素离子，特别是第 4 周期过渡元素的 8 个过渡金属离子。 宝石矿物的着色效应主要集中在这 8 个元素的各种离子中， 这些离子 常被称为着色离子或致色离子。 可利用主要致色离子的光谱特征来鉴定。 过渡金属元素的特点 核外电子的共同特点是价电子依次在次外层的 d 轨道中， 价电子层构 型通过为(n-1)d1~10ns1~2.8 个过渡元素的电子式为[Ar]3d1~104s1~2 8 个过渡元素的离子一般都呈现颜色，这是因为 d 轨道上有未成对电 子。如果离子中电子都已自旋配对，如 Cu+1、Cr6+等不致色。 3.4 致色离子学说的缺陷 无法解释同一种致色离子（如 Cr）在不同宝石（如红宝石、祖母绿 及变石）所呈现的颜色；
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≡表示视觉上颜色相同，即颜色相互匹配。R、G、B 分数值，可 为负值。R、G、B 为三刺激值。 任一种颜色与一组（R、G、B）对
应，颜色感觉可用三刺激值表示，任意两种颜色只要 R、G、B 相同， 则颜色感觉相同。 三刺激值的计算 若两种颜色的三刺激值分别为 R1、G1、B1 和 R2、G2、B2。 则混合光的三刺激值为 R = R1 + R2 G = G1 + G2 B = B1 + B2 光谱三刺激值 对应某一波长的单色光（亦称为光谱色）进行匹配，可得到一组 R、 G、B 值。 对不同波长的单色光可得到各波长单色光的三刺激值。 将各波长 光的辐射能量都保持相同（等能光谱） ，得到的三刺激值为光谱三刺 激，又称颜色匹配函数。 颜色匹配实验 色品坐标 在色度学中，用三原色各自在 R+G+B 总量中的相对比例来表示颜色。 三原色各自在 R+G+B 总量中的相对比例叫做色品坐标， 用 r,g,b 表示。 光谱色品坐标 色品图
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第 1 章 概述 颜色是宝石的最重要属性 颜色是宝石鉴定最重要的手段 肉眼：首先根据颜色进行大致的推测，然后再用其他手段来进行一步 确认。 小型仪器：分光镜、二色镜、滤色镜、紫外灯 大型仪器（光谱特征） ：紫外-可见分光光度计、阴极发光、热释光、 X 荧光等. 颜色是宝石评估最关键的因素 钻石：4C 中的颜色（Color） 、彩色钻石 绿色翡翠：正、浓、阳、匀 红宝石：”鸽血红” (观察条件与环境) 颜色是宝石优化处理的主要目标 宝石优化处理的主要手段有：漂白、热处理、扩散、辐射、染色、表 面涂层等。 例如： 钻石：高温高压热处理；辐射处理 翡翠：B 货/C 货等 蓝宝石：热处理；铍扩散处理 宝石颜色也是宝石加工与首饰设计要考虑的重要问题
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锥体细胞具有较精细的分辨能力，能很好地分辨颜色，但感光灵敏度 低。 杆体细胞感光灵敏度高，但分辨细节的能力低，不能分辨颜色。 光谱响应特征 功率相同但波长不同的单色光，人眼感到的明亮程度不同，眼睛 的灵敏度与波长的依赖关系，称为光谱光视效率（或称视见函数） 。 分为明视觉光谱光视效率曲线和暗视觉光视效率曲线 2.2.2 颜色学说 三原色学说 根据红、绿、蓝三原色可以混合出各种不同颜色的规律，假设人眼视 网膜上有三种神经纤维，每种神经纤维的兴奋都引起一种原色的感 觉。光作用于视网膜上虽能同时引起三种神经纤维的兴奋，但波长不 同，引起三种纤维的兴奋程度不同，从而产生不同的颜色。 能很好地解释颜色的混合现象 但对色盲等现象不能很好地解释。 对比色学说（四色学说） 假设视网膜上有三对视素：白-黑视素、红-绿视素、黄-蓝视素。这 三对视素的代谢过程包括建设 （同化）和破坏 （异化） 两种对应过程。 白-黑视素：有光-破坏，无光-建设 红-绿视素：红光-破坏，绿光-建设 黄-蓝视素：黄光-破坏，蓝光-建设 很好解释了色盲现象
2.1.2 颜色的属性 明度 光作用于人眼时所引起的明亮程度的感觉 色调 也称色相，就是指不同颜色之间质的差别，它们是可见光谱中不同波 长的电磁波在视觉上的特有标志，也是色彩所具有的最显著特征。 饱和度 是指构成颜色的纯度也就是彩色的纯洁性﹐色调深浅的程度。 它表示
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每一个波函数代表电子的一种可能的状态， 每一套 n,l,m 规定了一个 波函数的具体形式， 由 n,l,m 三个量子数所表征的电子波函数称为原
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第 5 章 原子轨道理论 5.1 氢原子 氢原子中的电子状态可用三个量子数表示：n,l,m 主量子数 n n 取值范围为 1,2,3,…。 （电子壳层）K,L,M,N,… 用以描述原子中电子出现几率离核的远近，决定电子的层数;n 是决 定电子能量高低的重要因素。 轨道量子数 l 取值范围为 0,1,2,3,4,… （亚层）s,p,d,f,g,… 表示原子轨道或电子云的形状。
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无法解释蓝宝石、堇青石等的颜色成因； 无法解释钻石等的颜色成因； 无法解释辐射引起的颜色成因； 3.5 散射 光束在介质中传播时，由于物质中存在的不均匀团块，部分光线偏离 原方向分散传播的现象称为光的散射。 散射分为：瑞利散射和拉曼散射 瑞利散射： 引起光散射的不均匀团块的尺度不同， 散射的规律不一样。 小粒子的散射：引起光散射的不均匀团块看为半径为 a 的球形颗粒， 入射光的波长为 ，当 2 a / < 0.3 时，散射过程遵从瑞利散射 定律，即散射光强与 成反比。 大粒子的散射（米氏散射） ： 2 a / 较大时，散射光强与波长的 关系就不十分明显。
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第 2 章 色度学基础 2.1 颜色的概念、属性与规律 颜色的定义 Dean B. Judd Color is that aspect of the appearance of objects and lights which depends upon the spectral composition of the radiant energy reaching the retina（视网膜） of the eye and upon its temporal and spatial distribution thereon. GT/T 5698-2001 《颜色术语》 颜色：光作用于人眼引起除空间属性以外的视觉特征。 《系统宝石学》 颜色是眼睛和神经系统对光线的感觉，它是光线在眼睛的视网膜 上形成的讯号刺激大脑皮层产生的反应。
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无法三原色能够混合出各种颜色这一现象 阶段学说 现在有些学者提出了阶段学说，认为颜色视觉过程可以分为几个阶 段。 第一阶段为三原色阶段， 是在视网膜上杆体对亮度响应及锥体细胞对 红、绿、蓝的色响应 。 第二阶段为对比色阶段，三种锥体细胞响应 R、G、B 中，R 和 G 输出 的一部分合成为黄色信号，明视觉时的明度响应是 R、G、B 输出的适 当组合形成的。 视神经将这些经过处理后的信号传输给大脑中枢，形成颜色视觉。 2.2.3 CIE 色度系统 三原色（基色） CIE（国际照明组织） 700nm（R） 546.1nm（G） 435.8nm（B） 匹配等能白光的（R） （G） （B）三原色的亮度比率为 1:4.5907:0.0601，辐亮度比率为 72.096:1.3791:1。 单位为[R] [G] [B] 三刺激值 任意颜色均可表示为 C[C] ≡ R[R] + G[G] + B[B]
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CIE 1931-RGB 系统 代表人眼 2°视场的平均颜色视觉特征 复合光 CIE 色度计算方法 已知复合光的相对光谱功率分布φ(λ), （XYZ）与色品坐标（xyz） 。 注：光谱三刺激值为 x(λ),y(λ),z(λ) （可分别用积分式与累 加和式进行计算） 主波长与饱和度 主波长 一种颜色 C1 的主波长λd 指的是：这种单色光按一定比例与白光相 加混合能够匹配出颜色 C1 。 补色波长λc：C2 的补色波长按一定比例与 C2 相混合，能匹配出白 光。 饱和度 利用色品图上两个线段的长度之比表示。 第一线段由白点到样品点的 距离 NC；第二线段由白点到主波长点的距离 ND。 Pe=NC/ND 2.3 宝石颜色测量技术 测色仪器可分为两类：分光测色仪器和光学模拟式（如色度计）测色 仪器。 光学模拟式：探测器很像人眼的视觉系统，直接测得与颜色刺激值成 比例的仪器响应值，直接换算成颜色的三刺激值。
颜色中所含彩色成分的比例
2.1.3 颜色的规律 格拉斯曼定律（1854 年） （根据色光相加规律总结） 1）人眼视觉只能分辨出颜色的三种变化，即明度、色调和饱和度； 2）混合色（不同色光）的总亮度等于组成混合色的各颜色（色光） 亮度的总和。 3）由几个（色光）成分组成的加混色中，如果一个色光的亮度（光 强度）连续的变化，那么混合色的外貌也连续变化 补色 如果某一颜色光与另一颜色光按一定（强度）比例混合，能产生白色 或灰色，则互称为补色；若按其他比例混合，则产生近似于比重较大 的颜色的非饱和色。 中间色 任何两个非补色相混合，便产生中间色，其色调取决于这两个颜色的 相对数量，其饱和度则同该两颜色在色调顺序上的远近决定 4）在加混合色中，其混合色取决于参加混合的色光的外貌，而与它 们的光谱组成无关。换言之，凡是在视觉上相同的颜色都是等效的。 比例（法则） 一个单位量的颜色 A 与另一个单位量的颜色 B 相同， 那么当这两个颜 色的数量同时扩大或缩小相同的倍数 n 时所得到的两个颜色仍然相