分光镜
分光镜是一种用于检查宝石(以及其他材料)吸收白光部分的工具。 材料可以吸收电磁波谱的某些部分,当吸收的部分落在可见光范围内时,吸收的部分将影响材料的颜色。 当用分光镜观察宝石时,吸收的部分在分光镜图像中显示为暗线和/或带。
宝石学中使用的光谱仪有两种类型:
- 衍射光栅光谱仪(基于衍射)
- 棱镜分光镜(基于色散)
吸收
人能感知的颜色由彩虹的7种颜色组成:红色、橙色、黄色、绿色、蓝色、靛蓝色和紫色。
所有这些颜色传播的速度不同,并且有各自的波长,当上述所有颜色组合在一起时,我们看到的是白光。
当白光照射到某种物质上时,部分光成分可能会被该物质吸收。其他光成分(残留物)形成了该物质的颜色。例如,如果宝石吸收了彩虹中除红色以外的所有颜色,则只有原始白光中的红色部分可见,因此宝石呈现出 红色。
同样,如果宝石吸收了除红色和蓝色以外的所有颜色,残留的颜色(红色和蓝色)将会形成紫色宝石。
吸收了红色以外的所有波长,所以呈现出红色
吸收了除红色和蓝色以外的所有波长,呈现出紫色
当然,在现实生活中,光谱图像要复杂得多,细小的线条和带状物表示白光的特定吸收部分。 吸收的颜色(或更确切地说是“波长”)的能量在宝石内部转化为其他类型的能量,主要是热量。
我们应当将颜色视为以特定波长传播的能量的一种形式。
分光镜的类型
在宝石学中,我们使用两种不同类型的光谱仪,每种都有自己的特点。
1.衍射光栅光谱仪
衍射光栅分光镜基于衍射原理。最知名的品牌可能是英国的 Colin Winter 生产的 OPL。
光线通过狭缝进入,然后被衍射光栅材料薄膜衍射。这会产生线性光谱图像,其红色部分的视野通常比棱镜分光镜更大。
这些分光镜没有内置刻度。
衍射光栅光谱
衍射光栅光谱(单位为纳米)
衍射光栅光谱仪内部
2. 棱镜分光镜
棱镜分光镜基于色散。光线通过窄缝进入(有些型号允许您调整狭缝的宽度),然后通过一系列棱镜进行散射。有些型号配有内置刻度的附件。这些型号通常比衍射型分光镜更贵。
由于棱镜分光镜基于色散,因此光谱的蓝色区域比衍射光栅型更分散,红色部分更集中。
棱镜光谱
带纳米刻度的棱镜光谱
棱镜分光镜内部
分光镜的使用
对于不熟悉该仪器的人来说,使用分光镜会带来很多问题。因此,在尝试确定宝石的吸收光谱之前,最好将分光镜放在不同的光源下,例如荧光灯、电脑显示器等。在大多数情况下,这将向您显示非常清晰的吸收带。
使用反射光分光镜
想要看到宝石的良好光谱,正确使用分光镜和照明至关重要。 最广泛使用的技术是利用反射光。光线以 45 度角进入宝石的亭部,分光镜应以相同的角度放置在另一侧。 这样,光线将以最长的路径传播,从而捕捉到最多的颜色。
为了防止石头所在的背景造成错误读数,应该使用黑色的不反射的底层,例如一小块黑色天鹅绒。
另一种技术是将宝石和光源(笔灯)放在一只手中,使光源从后面照亮宝石,从而在透射光下观察宝石。
市场上有不错的光谱仪支架(有些带有内置照明),但积累一些经验后就不需要它们了。
对于新用户,建议从产生清晰吸收光谱的宝石开始,例如合成红宝石。