宝石折射率和反射率的测量

宝石折射率和反射率的测量

一、折射率的测量

1.测量意义：宝石的化学成分和晶体结构决定了宝石的折射率，折射率是宝石最稳定的性质之一。利用折射仪可以测定宝石的折射率值、双折射率值、光性特征等性质，为宝石的鉴定提供关键性证据。

2.测量原理：当光线从光密介质斜射入光疏介质时，折射光线远离法线，即相对靠近两介质分界线。当入射角增大到一定程度时，折射光线与法线的夹角为90°，此时的入射角称为临界角；当光线入射角大于临界角时，入射光不发生折射，全部返回到光密介质中，这种现象称为全反射。已知介质的折射率，可求出另一种介质的折射率。

3.测量仪器：常用测量仪器为折射仪（如下图）

折射仪对具有抛光刻面或弧面的宝石折射率进行测量，测量范围因所用折射仪棱镜和接

触液而异，通常情况下为1.35~1.81。

4.测量仪结构及原理：

宝石为光疏介质，棱镜和接触液为光密介质。当入射角小于临界角时，光线折射进入宝石；当入射角大于临界角时，光线发生全反射，返回棱镜并通过折射仪标尺，再经过反光镜反射，使之通过目镜，形成亮区。折射进入宝石的光线不能被人眼观察到，形成暗区。亮暗交界的阴影边界即标志着光线跟刚好以临界角入射。

5.测量方法及步骤：常用量方法为近视法、远视法、闪烁法。

（1）近视法，宝石为刻面型采用以下方法步骤进行测试，或称为刻面法。

a.用酒精清洗宝石和棱镜。

b.打开光源，观察视域的清晰程度。

c.选择宝石最大刻面，放置于金属台上。

d.在棱镜中央轻轻点一小滴接触液，通常以液滴直径约2mm为宜。

e.轻推宝石至棱镜中央，使宝石通过接触液与棱镜产生良好的光学接触。

f．眼睛靠近目镜观察视域内标尺的明暗情况，读数。

g.用手指轻轻转动宝石360°，每转一定角度进行一次观察，读数并记录。

（2）远视法，为扩大折射仪的使用范围，对小刻面宝石或弧面型宝石的折射率，可采用远视法进行近似测试。

（3）闪烁法，对具有高双折射率且抛光不良或一些弧面宝石，可采用闪烁法来估测宝石折射率。

6.测量结果与结论

（1）转动宝石360°，看见一条阴影边界。若快速转动配置在目镜上的偏光镜，阴影边界无跳动现象，表明该宝石为均质体宝石。如图一

（2）转动宝石360°，出现两条阴影边界，一条保持读数不变，另一条上下跳动。则不变的为常光折射率，变动的为非常光折射率。其差值为双折射率。例如：菱锰矿ne=1.58，no=1.84双折射率为0.26，即：一轴晶宝石。如图二

（3）转动宝石360°，出现两条阴影边界且都随宝石转动而上下移动，该宝石为二轴晶。例如：黄玉（托帕石）ng=1.619，np=1.627，双折射率为0.008。在宝石转动过程中，两条阴影会逐渐靠近至重合，重合位置的读数为nm。如图三

图一图二图三

7.测量注意事项：

（1）使用折射仪之前，要对其进行检测和校准。

（2）测试前擦拭棱镜，使之清洁。

（3）测试结束后，及时擦拭棱镜残存的接触液，避免接触液腐蚀棱镜。

（4）要获得准确的双折射率值，需多测量几个刻面。

（5）折射率值的精确度和可靠度取决于样品的抛光质量、接触液的多少、样品是否干净、折射仪的校准、所用光源的类型等因素。

二、反射率的测量

1.测量意义：有些宝石折射率高于棱镜或接触液，使得其折射率值在折射仪中无法读出，需测量其反射率。例如：合成立方氧化锆（苏联钻）

2.测量原理：反射率指单位时间从界面单位面积上反射光强度与入射光强度之比。

宝石的反射率与折射率之间存在准线性关系：

反射率=(n1-n2)2/(n1+n2)2

n1：宝石折射率

n2：周围介质折射率，空气折射率为1

3.测量仪器结构，用于测量反射率的仪器为反射仪，如下图：

有反射率值可以换算出折射率值。

反射仪工作原理如下：

（1）宝石放在宝石台面，盖好遮光罩，打开开关。

（2）二极管（红外灯）发出波长930nm的红外光射到宝石台面上，经台面反射射入接收器，接收器光电管产生光电流，所产生的电流与接收的光强度成正比，仪表上

显示出数值。

4.测量注意事项：目前，大多数型号的折射仪已反射率转换成折射率，但其精度不如常规折射仪，只能达到0.05。

（1）对于折射率低于1.80的宝石，不宜使用反射仪，尽量用折射仪来测定。

（2）所测样品必须具有良好的抛光平面且大于测试孔，否则接收不到仪器信号或导致读数过低。

（3）样品内部包体的反光可导致读数出现偏差。

（4）每个样品从多个方向测量，以保证结论的准确性。

（5）样品表面要求洁净无污物，否则影响光的反射，导致结论错误。

SA10013025 杨先安