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宝石为什么是五颜六色的?

这个问题和颜色形成的原理有关系,说实话,现在颜色成因实际上并没有完全的搞明白,很多矿物的颜色成因还是一个疑问。我就我知道的一些,瞎说几句。

一、我们为什么会体会到不同的颜色?

在解释颜色成因之前,有必要先解释一下我们为什么会感知到不同物体的不同颜色。

众所周知,矿物有透明矿物,不透明矿物和半透明矿物。

对于大多数透明矿物来说,物体是可以选择性吸收某种颜色的光。当物体吸收了某种颜色的光,到我们眼中的时候,实际上,就缺失了某种颜色的光。他呈现出的综合颜色,就是缺失颜色的补色。我来简单说一下, 如果某物体吸收了黄色光,而反射了其他颜色的光,他综合呈现出来的颜色就是紫色,因为紫色是黄色的补色,具体查询补色,我们可以使用下面这个颜色轮

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对于大多数金属矿物来说,我们感受到的颜色实际上是反射光的颜色,他是和被吸收的色光颜色是一致的。为什么会这样呢?后面再来解释。

二、矿物颜色的成因

矿物颜色的成因,简单来说可以分为自色、假色、他色三类。

而其中自色又分为离子内部电子跃迁、离子间电荷转移、能带间电子跃迁,色心四种。有很多宝石学的学生一般学的是《系统宝石学》中的叙述方法,如果你后面继续学习与工作,就会发现《系统宝石学》在颜色这部分的叙述是有一定问题的。

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自色,简单来理解,就是“自己的颜色”,比如蓝铜矿,是他本身所具有的颜色

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他色,简单来理解,就是“他物的颜色”,就是其他矿物混进去,导致呈现的颜色。比如南红玛瑙,他的颜色实际上是内部大量的赤铁矿包裹体呈现的颜色。

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假色,简单来解释,就是“假装有颜色”,实际上是矿物本身因为一些物理光学原因导致的颜色,比如欧泊的变彩,是衍射作用导致的,不是矿物本身所具有的颜色。

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然后,就自色而言,就有四种成因,分别是离子内部电子跃迁、离子间电荷转移、能带间电子跃迁,色心

1.离子内部的电子跃迁(呈现补色)

当矿物内部含有过渡性离子,他会吸收特定能量的可见光,然后就会呈现出这种颜色的补色。比如二价铁离子,他呈现出的颜色就是绿色,二价锰离子,他呈现出的颜色是粉红色。二价铜离子,他呈现出的颜色是蓝色或者绿色。

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2.离子间电荷转移(呈现补色)

矿物中有一些变价的元素离子,他们在吸收了特定波长光的能量之后,就会发生光化学氧化还原作用。矿物就会呈现出矿物的补色,比如蓝闪石,晶格中相互连接的配位多面体中存在二价铁与三价铁离子,吸收了特定波长光的能量之后,就会呈现出蓝色。

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蓝闪石

3.能带间的电子跃迁(呈现吸收色)

矿物的原子或者离子外层会存在一定的能带,能带分两种,一种是价带(就是电子占满的,能量比较低),一种是导带(没被电子占满的,能量比较高),带与带之间有空隙,这个空隙的宽度如果和某种色光的能量相当,价带中的电子就会吸收能量大于空隙的部分光的能量,跑到导带去。然后这些电子还会释放能量回去,这个时候释放出的能量就以可见光的形式出现了。自然铜黄铁矿之类的都是这个道理。不过,像雄黄,辰砂这类矿物也是这个原理。

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4.色心(呈现补色)

晶体内部的晶格如果出现了一些问题,比如某种离子多了,没了,或者存在其他的杂质离子,或者导致格子出现了变形,就会导致晶体内的电荷不平衡。简单来理解,就是出现了一个“坑”导致整个晶体的不平衡,这个时候,电子就会吸收某种颜色光的能量,跑到坑里,让晶体内的电荷平衡。这样,就呈现了颜色,比如紫色萤石,就是色心致色。

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