宝石光学仪器：紫外灯

宝石学中的发光

在宝石学领域，我们常常涉及到的发光主要指的是光致发光，这是一种在较短波长的光照射下，宝石材料（或其他物质）发出冷色可见光的现象。其中，两个主要的例子是荧光和磷光。

荧光： 当宝石材料受到较高能量的、较短波长的辐射照射时，就会产生荧光现象。这意味着宝石在照射下会发出可见的光，这通常是在紫外线光照射下观察到的。一个典型的例子是钻石，它在紫外线光下会显示出蓝色荧光。荧光可以帮助宝石学家鉴别和评估宝石。

磷光： 与荧光不同，磷光是在原始激发辐射源关闭后，宝石材料自身发出可见光的现象。这种发光是一种长时间的现象，持续时间比荧光更久。磷光在某些宝石和材料中观察到，为它们增添了特殊的光学效果。

总的来说，发光现象在宝石学中是一项重要的观察点，通过对宝石的发光特性的研究，我们可以更深入地了解它们的结构和性质。

宝石荧光的历史与应用

荧光在宝石学中的观察历史可追溯到乔治·斯托克斯 (George Stokes) 爵士，他于1852年首次提出了这个与宝石学相关的效应。斯托克斯创造了“荧光”一词，最初用于描述对荧石（也称为萤石）的观察，这是一种高度荧光的矿石。

荧光的原理由“荧光斯托克斯定律”或“斯托克斯位移”概括，该定律表明，荧光发射的光的波长总是比激发源的波长更长，即发射的光的能量比激发源的能量低。

为何使用荧光来测试宝石？

荧光在宝石学中具有重要作用，因为一些宝石对紫外线有特征性反应。例如，钻石是一种同时发出荧光和磷光的宝石。荧光可以在紫外线照射下显示出蓝色，而在激发源关闭后，发出黄色的磷光。

其他应用和原因：

1. 身份确认： 荧光可以用于指示或确认宝石的身份。例如，黄水晶对荧光呈惰性，而黄色宝石在紫外线下呈橙黄或红色荧光，可能表明其为方柱石而非黄水晶。

2. 反应速度： 荧光的观察反应速度很快，通常在一分钟内完成。这使得可以迅速测试裸石、镶嵌宝石、原石或成品宝石。

3. 广泛适用性： 荧光测试可以应用于单颗宝石或同时测试多颗宝石。

4. 趣味性： 荧光测试在宝石学中是一项有趣的实践，为宝石学家提供了一种快速而直观的宝石鉴定工具。

宝石荧光产生机制

宝石产生荧光的机制与紫外线的激发源密切相关。紫外线（UV）是最常用的激发源，虽然我们不能直接看到紫外线，但它在可见光谱下方（10-400nm）的位置使我们能够观察到荧光。宝石材料吸收紫外线辐射，然后发出能量较低的光，呈现出肉眼可见的荧光效应。让我们深入了解宝石内部发生的过程。

电子跃迁与能级变化： 宝石中的荧光与电子的行为有关。当宝石中的电子受到紫外线激发时，它们会跃迁到原子核周围的更高能级。这种激发状态的电子会在短时间内保持，直到它回到原来的基态。

能量释放： 电子返回基态时，它会以两种主要形式之一释放能量：

1. 热量： 一部分能量以热量的形式散失，宝石材料会略微升温，但这种变化对我们的肉眼不可见。

2. 可见光（荧光）： 另一部分能量以可见光的形式发射，创造出荧光效应。这是我们能够在宝石中观察到的多彩荧光的来源。

通过这种电子跃迁和能级变化的过程，宝石在紫外线激发下呈现出引人注目的荧光特性。这种现象为宝石学家提供了一个重要的鉴定工具，同时也为我们带来了赏心悦目的视觉体验。

矿物质荧光的复杂性

并非所有矿物质都会表现出荧光特性，事实上，已知的所有矿物中只有约 15% 具有这种效应。这一现象可能受到多种复杂原因的影响。其中一个更为广为人知且有据可查的原因是特定激活剂元素的存在。

激活剂元素的作用： 一些元素被认为是矿物质荧光的激活剂，它们能够在受到更高能量波长的激发时导致荧光效应。这些激活剂元素包括铬（Cr）、铀（U）、锰（Mn）、铅（Pb）、钛（Ti）和稀土元素（REE）。它们的存在赋予了宝石和矿物独特的荧光特性。

淬灭荧光的元素： 然而，一些元素的存在可能产生相反的效果，它们会淬灭或消除荧光。铁（Fe）和镍（Ni）是常见的淬灭剂元素，它们的存在可能使宝石呈现惰性，即不表现出荧光。

这种复杂的元素相互作用使得矿物质在荧光特性方面呈现出多样性，也为宝石学家提供了一个研究和鉴定的广阔领域。深入了解这些激活剂和淬灭剂元素的作用有助于我们更好地理解宝石荧光的形成机制。

使用紫外线测试宝石的注意事项

在宝石学中，紫外线测试是一种常见的技术，通过观察宝石在紫外光下的反应，可以获取有关其性质的重要信息。然而，在进行这项测试时，必须谨慎操作以确保准确性和个人安全。

1. 紫外光类型和设备

紫外光测试涉及两种主要类型的紫外光：长波（LWUV，主波长365nm）和短波（SWUV，主波长254nm）。测试设备包括 UV 钥匙圈和 UV 观察柜。在选择紫外光类型和设备时，确保符合测试的特定要求。

2. 保护眼睛

紫外线对眼睛有潜在危害，因此在进行测试时务必佩戴紫外线防护护目镜。特别是在使用短波紫外线时，必须格外小心，因为其危险性更高。

3. 操作步骤

• 切勿直视灯光：避免直接注视紫外灯，以防损伤眼睛。

• 创造黑暗环境：关闭周围的灯光，确保测试环境足够黑暗。

• 宝石朝下放置：如果宝石有刻面，请确保将其台面朝下，以避免反射光干扰测试结果。

• 保持一致距离：将 UV 钥匙圈保持在距离宝石约两英寸的位置，确保测试的一致性。

• 记录测试结果：记录宝石是发荧光的还是惰性的，以及反应的强度。

4. 注意反射光

有时，您可能会看到宝石中或刻面边缘的一些暗紫色或红色光。这可能是宝石反射紫外线，而不是真正的荧光反应。在解释测试结果时要注意区分。

通过遵循这些建议，您可以更安全地进行紫外线测试，并确保获得准确而可靠的宝石学信息。

了解荧光测试结果

虽然荧光测试结果可能因宝石的不同而有差异，甚至在同一宝石种类中也可能存在变化，但荧光仍然是宝石学中的有用指标，尤其是在测试钻石和无色透明仿品时。以下是一些在测试特定宝石时需要注意的事项：

1. 钻石和无色透明仿品

• 钻石： 大多数钻石在长波紫外线下会发出蓝色荧光。然而，荧光的强度和颜色可能因钻石内的杂质而异。这对于识别天然钻石和合成钻石具有指导意义。

2. 红色至粉红色宝石

• 红宝石： 天然红宝石可能因铁含量而表现出不同的荧光反应，有的可能几乎没有荧光。与之相反，合成红宝石通常显示出更强烈的荧光。

3. 绿色宝石

• 绿色宝石： 荧光在识别绿色宝石方面并不总是具有明显的帮助，但它可能有助于检测祖母绿或绿色硬玉中的填料存在。

4. 填充宝石

• 树脂填充： 一些树脂填充在长波紫外线下可能产生白色荧光。如果在宝石中看到这种反应，特别是如果荧光在接缝或某些区域集中而不是均匀分布在整个宝石上，可能表示存在填充。

5. 确认白色荧光

• 进一步测试： 如果天然祖母绿发出白色荧光，可能暗示可能使用了树脂填充，需要进行进一步测试以确认这种可能性。

荧光测试虽然不是绝对的诊断方法，但结合其他鉴定技术，可以为宝石鉴定提供有益的线索和信息。

更深入了解特定宝石的荧光反应

在特定宝石的荧光测试中，不同的条件和波长下可能产生不同的反应。以下是一些特定宝石的荧光反应的补充信息：

1. 天然祖母绿

• LWUV 下反应： 天然祖母绿在长波紫外线下可能表现为红色至惰性的荧光反应。

• SWUV 下反应： 在短波紫外线下，天然祖母绿可能显示出较弱的惰性或绿色的荧光反应。

• 合成祖母绿： 合成祖母绿可能表现为红色荧光，尤其是在合成热液祖母绿中，通过掺杂铁来模仿天然惰性反应，可能呈现出惰性的特征。

2. 未经处理的绿色翡翠

• 翡翠反应： 未经处理的绿色翡翠通常不会发出荧光。因此，任何其他反应都可能需要引起怀疑，并需要进一步的测试来确认。

3. 黄色宝石

• 底部图表： 在测试黄色宝石时，观察底部图表可能是有用的。这可以为确定宝石是否具有荧光反应提供线索。

这些指南提供了在荧光测试中对特定宝石的更深入理解，帮助鉴定师更准确地解释和评估荧光反应。