宝石的物理学基础

绿色 红色 绿色 红和绿色 玫瑰红色 绿和蓝色 绿和褐色 蓝色 绿色 蓝色 绿色
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他
色
宝
祖母绿（含Cr)
电气石(含Fe)
石
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软玉（含Fe) 海蓝宝石（含Fe)
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在不同的地质条件下所生成的同一 种宝石，由于含有其他杂质或成分的差 异，往往表现出不同的颜色。如石英内部含有不同杂质，颜色上有差异。
色较暗， 裹体含量 常为黄橙、色、橙色
呈褐红色 较少
红和褐红 等
色
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不同颜色的石榴石
翠绿榴石 镁铝榴石 钙铝榴石 钙铬榴石
自 色 宝 石 铁铝榴石 镁铝榴石 钙铝榴石 钙铁榴石
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他色宝石:
指宝石的颜色由微量元素所致。如刚玉， 含微量铬离子时形成红宝石，含铁、钛离子
色
宝
石
裂缝填充“粉红色”钻 石 2021/2/25
左：经漂色後，底色变白 右：未漂色的翡翠，底色带黄
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（二）比重
相对密度:物质单位体积的质量。
比重:宝石的比重是指纯净、均匀的宝 石在空气中的重量与同体积水在4℃时 重量之比,也可称之为比重。
宝石的比重决定于其化学成分和内 部结构。宝石的比重是鉴定宝石的重要 特征之一。
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所有有色物体都具有吸收可见光某些波 长的能力。
如果是对各种波长 的光波普遍而均匀地吸 收，则随吸收程度不同 而呈现黑、灰、白等色。 如果是对各种波长的光 波有选择性的吸收，则 呈现各种较鲜艳的颜色。 宝石的颜色是由剩下的 波长组成的。
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颜色的组成: 牛顿认为:白光由7种不同颜色的光组
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各 种 颜 色 蓝 宝 石
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各 种 颜 色 的 翡 翠
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翡翠手镯
色绿、 纯净、 透明
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墨色 的瑕 影响 了翡 翠的 价值
翡翠挂件
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致色元素：
大多数宝石能够引起光的选择性吸收的元素， 它们决定了宝石的颜色。这些元素可能是微量元 素。8种致色元素均为过渡元素。
致色元素
致
色
元素
符号
原子序数
元
钛
Ti
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素
钒
V
23
铬
Cr
24
锰
Mn
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铁
Fe
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钴
Co
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镍
Ni
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铜
Cu
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自色宝石:
指宝石的颜色由化学成分中的主要元素 所致。主要自色的宝石：
自 色
元素
宝石
颜色
宝
Cr
钙铬榴石 绿色
石
Mn
锰铝榴石 橙色
蔷薇辉石 粉红-红色
Fe
橄榄石
绿色
铁铝榴石 红色
重液法
将宝石放入比重 为2.65、2.89、 3.05、3.33的标 准液（三溴甲烷 2.89、二碘甲烷 3.33）进行检测， 通过宝石上浮、 悬浮、下沉来判 断宝石的比重。
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用重液测定宝石的比重
宝石比重<重液
宝石比重≈重液 宝石比重>重液
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(三) 硬度
指宝石抵抗外来机械作用力(如刻 画、压入、研磨等)侵入的能力。
宝石比重的变化很大，可由小于1 （如琥珀）至23（如锇铹族宝石）。贵 重金属比重最大。
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测量物体的比重的方法一般有静水称重和 重液法两种：
宝石置 于金属 兜中
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指针显示为宝石 在水中的重量
右盘放同 样重量的 金属兜以 消除其对 宝石重量 的影响
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成，这些光和它们的波长分别为：
光
波长（nm)
红
750 - 630
橙
630 - 590
黄
590 - 570
黄–绿
570 - 550
绿
550 - 510
绿–蓝
510 - 480
蓝
480 - 450
靛、紫
450 - 400
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红宝石
祖 母 绿 六 方 晶 体
2021/2/25 钻石
蓝宝石
橄榄石
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无 色 水 晶
黄水晶
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紫 水 晶
钻石
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翡翠
欧泊
萤石
金绿宝石猫眼
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星光蓝宝石
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对于透明宝石来说，所有透过光 波的颜色就是该宝石的颜色。
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各 种 颜 色 红 宝 石
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各 种 颜 色 红 宝 石
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各 种 颜 色 蓝 宝 石
常见指甲硬度2.5，刀刃硬度5.5，玻璃硬度6。
一般宝石的硬度大于5，易于佩戴和保存。
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(四) 解理
宝石晶体在受到外力打击时，能沿晶面 或结晶的特殊方向，即晶格中一定方向的面 网发生破裂的性质称为解理。沿解理产生的 平行的、光滑的破裂面称为解理面。
他
色
宝
石
戒面 黄水晶 烟晶
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他
无 色
色
水
晶
宝
石
乳 石 英
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蔷 薇 水 晶 紫 水 晶
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各种颜色的玛瑙
他 色 宝 石
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一些宝石的颜色，可以通过人工改 造或充填一些其他物质，使其颜色发生 变化。如蓝宝石的改色、海蓝宝石的改 色、翡翠的B、C货。 他
Friedrich mohs(1822)提出用10种矿物 来衡量世界上最硬的和最软的物体，即 摩氏硬度计。
摩氏硬度计
1.滑石
6.正长石
2.石膏
7.石英（水晶）
3.方解石
8.黄玉
4.萤石（夜明珠） 9.刚玉（红蓝宝石）
5.磷灰石
10.金刚石（钻石）
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摩氏硬度计
这10种矿物所代表的硬度，只是其相对大 小，各级之间的差异并非均等。
宝石的物理性质
颜色 比重 硬度 解理 断口 透明度
光泽 特殊光学效应 折射与双折射 发光性
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（一）颜色
颜色是宝石的重要光学性质之一。 不同宝石都有它自己特殊颜色，因此可以 作为宝石的一种鉴定特征。
宝石的体色来源于观察宝石时所用的 可见光。
颜色可由下列因素引起： 1.可见光的某些波长被吸收 2.色散 3.干涉 4.荧光
Cu
绿松石
天蓝-绿色
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自
色
钙铬榴石（Cr)
锰铝榴石(Mn)
宝
石
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蔷薇辉石(Mn)
橄榄石(Fe)
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不同颜色的石榴石
铁铝榴石 镁铝榴石 锰铝榴石 钙铝榴石
自
色
宝
石
石榴石家 颜色比铁 具有明亮 颜色多样， 族中的低 铝榴石浅，的玻璃光 有无色、
档品，颜 且内部包 泽，颜色 黄色、绿
他 时形成蓝宝石。 色 宝 石
红宝石（含Cr)
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蓝宝石（含Fe\Ti)
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元素 钛
钒
他
铬
色
宝
锰
石
铁
镍
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常见的他色宝石
宝石 蓝锥矿
绿柱石（非祖母绿） 红宝石、红色尖晶石
祖母绿、玉髓 变石
红色绿柱石 海蓝宝石、蓝宝石
电气石 蓝色尖晶石
软玉 天然、合成兰色尖晶石
绿玉髓
颜色 蓝色