瞭解寶石的彩虹光澤

拉長石

Cover image: Iridescent labradorite. Image by Pat Daly.

彩虹光是寶石中最迷人和最神奇的光學效果之一。但你有沒有想過它是怎麼發生的?
Gem-A的收藏館長Barbara Kolator FGA DGA介紹了這種迷人的光學效果,並告訴我們最有可能展示這種效果的寶石。

什麼是彩虹光澤?
彩虹光是一種顏色的展示,當白光從寶石上或寶石內部的結構反射時就會看到。
在蛋白石中,由於光譜顏色被分離,所以可以看到棱柱狀的顏色。
在拉長石和其他寶石中,有混合產生干涉色。
在肥皂泡泡或昆蟲(如蝴蝶和甲蟲)以及寶石中可以看到彩虹色或顏色的變化。

產生彩虹光的原因是什麼?
彩虹光可能是由規則結構的光的衍射引起的,也可能是由薄膜在材料上或材料中的反射引起的。
薄膜可以是液體、氣體或固體。晶體、充滿液體的包裹體、斷裂和解理都可能引起這種效應。

拉長石

拉長石中薄膜干涉的一個例子。Image by Barbara Kolator.

照射在薄膜上的光部分從上表面反射,部分折射到薄膜上並從下表面反射。
光線被分成兩部分,在薄膜的上表面重新組合。

當白光中的某些顏色減弱或消失,而另一些顏色增強時,就會出現彩虹色。
混合這些顏色產生的是彩色光,而不是白光。

所看到的顏色將取決於引起干涉的折射率(RI)和結構的厚度。在拉長石中,它由不同成分的層間長石組成。

彩虹色的月光石
月光石是長石的另一種,也會產生彩虹光,但這是非常微妙的,可以導致一絲藍色,因為與拉長石相比,層的厚度不同,顏色主要是較短的波長。

月光石

月光石展示彩虹光澤. Image by Barbara Kolator.

這種效果是由散射造成的,光被小顆粒反射。藍光的反射比紅光强。
由此產生的效應取決於粒子的大小、形狀和排列,如果它們的尺寸小於等於400奈米,則更為明顯。

方解石

方解石晶體通過解理顯示出虹色. Image by Barbara Kolator.

有裂縫的石頭有彩虹
彩虹色也可以出現在裂紋、裂縫和解理中。這裡的薄膜是由空氣組成的。
這導致了在方解石或托帕石晶體中可以看到的顏色變化。當石頭被移動,光線以不同的角度捕捉到時,顏色會分散並閃爍。

玻璃珠

有塗層的玻璃珠,顯示出彩虹色. Image by Barbara Kolator.

塗層(鍍膜)寶石的彩虹
彩虹色光可以在包覆了一層金屬的寶石上看到,如托帕石(神秘的托帕石)、水晶和玻璃,它們都被一層微觀的金屬(如金、鈦或鈷)覆蓋,這就產生了同樣閃爍的顏色。

珍珠

一顆巴洛克珍珠中可見的珍珠光澤。Image by Barbara Kolator.

彩虹色的珍珠
珍珠的彩虹皮光有助於它們的光澤和增加它們的體色和泛色。
光澤與彩虹色相結合,形成了珍珠光澤。

珍珠光澤成因是複雜的,珍珠層是由層層疊疊的文石層構成的。
光是從各層反射出來的,當這種情況發生時,就會發生干涉,並且可以看到微妙的移動顏色。
由規則排列的晶體邊界所產生的繞射也會產生彩虹光澤。某些珍珠,如螺旋貝和海螺就不會出現這種現象。

蛋白石

蛋白石原礦中可見的彩虹光澤. Image by Henry Mesa.

蛋白石中的彩虹:色彩的遊戲
蛋白石中顏色的變化是由繞射和干涉引起的,但蛋白石不是由層組成的,而是由微觀二氧化矽球體組成的,這些球體之間有規則地堆積在只有幾百奈米的空間裡面。
產生的顏色取決於球體的大小和排列。

蛋白石

蛋白石蛋面中可見的彩虹光澤. Image by Henry Mesa.

從這些結構反射出來的白光被分散開來,不同的光譜顏色被分離出來。
如果空間很大,所有的顏色都會產生,最理想的紅色會出現。
如果它們比較小,就只能看到藍色、紫羅蘭和綠色。

簡單地說,彩虹光,這種變化和有趣的現象,提高了寶石和自然世界的魔力,是因為光的反應管道,通過或周圍的空間和資料的表面。
當下次有人稱讚你閃閃發光的珍珠或長石時,你可以露一手彩虹光芒!

文章來源 Understanding Iridescence in Gemstones


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