宝玉石常规仪器检测方法之折射仪——王建泉

王哥评文化收藏 2024-10-06 14:20:33

光的折射,作为物理学中一个至关重要的概念,是指当光从一种透明介质以一定的倾斜角度射入另一种透明介质时,其传播方向通常会发生显著的变化。这种奇妙的现象被我们命名为光的折射。

光的折射现象在我们的日常生活中也随处可见。比如,我们将一根笔直的筷子插入水中,从水面上方看,筷子仿佛在水中折断了,这就是光的折射所导致的视觉错觉。又比如,我们在潜水时,看到的水中物体的位置与实际位置存在偏差,这也是光的折射在发挥作用。总之,光的折射不仅是一种物理现象,更是人类认识自然界、探索科学奥秘的重要窗口。它让我们更加深刻地理解了光的特性和物质的本质,为众多领域的发展提供了重要的理论基础。

折射率是光在空气(或真空)中与在宝石材料中传播速度的比值。折射率越大,折射光线的速度越慢,偏折角度也越大。折射率是物质的重要物理常数之一。

折射仪是宝石测试仪器中最为重要的仪器之一,可以较为准确地测试出宝石的折射率值、双折率值。并且通过测试过程中折射率变化的特点,还可以进一步确定出宝石的光性, 如光轴性、光性符号等。折射仪不仅可以测量抛光的平面, 还可以用点测法(远视法)测试抛光的弧面。因此,宝石的折射率几乎可以提供宝石的晶体光学性质,为宝石的鉴定提供关键的证据。

01、使用方法

01-1、精确测量法(近视法)

第一要擦净测台棱镜和宝石, 选取最大、最平整光滑的刻面置于测台一侧的金属台上;之后打开电源, 在棱镜测台中央点一滴接触液, 直径1~2mm即可;用手轻推待测宝石至棱镜中央;眼睛靠近目镜观察阴影边界, 读数记录; 若阴影边界不清晰,可加偏光片观察, 转动其到阴影边界清晰时读数记录;转动宝石180°, 每隔15°至25°(或45°) 按前一步骤读数记录, 分析所获各折射率(RI), 选取宝石的最大折射率值和最小折射率值进行记录, 相减后获取双折射率(DR),注意折射率的移动规律, 判断宝石的轴性和光性符号;测试后取下宝石, 擦净宝石与测台, 关闭电源, 洗净双手。

01-2、点测法(远视法)

这种方法只可得到宝石的近似RI, 无法测得DR、判断轴性和光性符号; 读数时估读到小数点后第二位,并在记录的读数后加上点测。

这种测试方法主要针对弧面型、珠型、随型或抛光不好、无平整光滑刻面的宝玉石。

第一擦净待测宝石和棱镜测台, 接好电源与折射仪, 打开电源;将接触液滴在金属台上(棱镜测台旁),手持待测宝石沾一点接触液,将沾有接触液的部位置于棱镜测台中央, 注意宝石长径方向最好与棱镜长边一致;去掉偏光片, 眼睛远离折射仪目镜窗口30-35cm处观察, 头部略微上下移动,在折射仪内部的标尺上寻找宝石轮廓的影像点(常为圆形或椭圆形),分析影像并读数记录;测试后取下宝石, 清洁宝石、棱镜测台和金属台, 关闭电源。

02、观察现象及结论

02-1、精确测量法(近视法)

单折射宝石在折射仪上转动180°, 始终只有一条阴影边界, 说明该宝石为单折射宝石。

一轴晶宝石在折射仪上转动180°, 出现两条阴影边界, 一条阴影边界固定不变,另一条发生移动, 说明该宝石为一轴晶宝石。如果变化的折射率值为大值, 则为一轴晶正光性宝石; 如果变化的折射率值为小值, 则为一轴晶负光性宝石。

二轴晶宝石在折射仪上转动180°, 两条阴影边界都移动, 说明该宝石为二轴晶宝石。如高值移动范围大, 说明为二轴晶正光性; 如低值移动大, 说明为二轴晶负光性。

02-2、点测法(远视法)

半明半暗法又叫50/50法, 观察者视线前后移动, 通过目镜筒, 可以看到样品影像沿标尺上下移动, 同时出现明暗变化现象, 当影像到半明半暗的位置时, 影像中部指示的读数就是样品的折射率值。

明暗法,影像点在移动过程中迅速由暗变亮或由亮变暗的位置的读数。

均值法,影像点在移动过程中亮度在一定的范围内连续变化,由暗渐亮或由亮渐暗, 取最后一个全暗的影像位置读数 A 与第一个全亮的影像位置读数 B, 这两个读数的平均值( 中间值) 。

03、折射仪使用注意事项

折射仪在进行使用时,需要注意一些细节, 不然则会导致读数出现较大偏差而影响鉴定结果。同时在使用折射仪进行测试的过程中, 也必须要注意如何正确操作才能避免损坏折射仪和宝石。折射仪操作的注意事项归纳如下:

03-1、测台棱镜硬度小, 易划伤, 操作时应轻拿轻放, 避免以宝石底尖接触测台。

03-2、宝石和测台棱镜使用前后须擦干净。

03-3、折射油不宜滴多, 滴多会使宝石浮于其上, 导致读数不准确。

03-4、如果折射油挥发并结晶出硫化物晶体(淡黄色),应使用稍多的折射油使之溶解, 然后擦去。

03-5、旋转宝石测试时,要注意始终保持宝石与棱镜紧密的光学接触。

03-6、读数时, 姿势要正确, 视线要垂直标尺读数。

03-7、测试前应先将折射仪校正, 明确误差, 用合成尖晶石或水晶来进行校正。

04-8、多孔、结构疏松的宝石,不要放在折射油上测试,以免污染宝石, 如绿松石、有机宝石。

04-9、双折射率太大, 只能读到一条阴影边界时, 注意用其他方法辅助鉴定, 是否为各向同性或各向异性。

04-10、对于宝石不同部位测出不同值, 注意观察其是否为拼合处理的。

04-11、注意某些样品不同部位所测的RI值可能不同。这是由于样品为多矿物集合体而造成的, 如独山玉: 斜长石1.56±, 黝帘石1.70±。

04-12、所测宝石必须为抛光, 无严重擦痕。

04-13、对于RI<135H或>1.81的宝石, 无法测出具体的值。

04-14、双折射率太小, 可能被误认为是单折射宝石, 如磷灰石((DR=0.003);DR太大, 有一值超出测量范围, 也可能被误认为是单折射宝石, 如菱锰矿(1.58~1.84)。

04-15、二轴晶的宝石中,α与β或β与γ之间的变化值很小时, 可能被误认为是一轴晶的宝石, 如黄玉被误认为是假一轴晶。

04-16、特殊的光性方向, 无法测到DR 具体值或被误判双折射为单折射宝石, 需换刻面测试或用偏光仪验证。

04-17、折射仪无法区分一些优化处理和合成宝石, 如红宝石与合成红宝石。

05、作者简介

王建泉、珠宝鉴定师、钻石分级师 、NGTC 宝石学家、资深珠宝投资顾问。贵金属首饰与宝玉石检测高级技师(国家一级)、担任黑龙江省玉文化研究会秘书长、哈尔滨商业大学宝石专业客座教授。从事中国玉文化研究与珠宝行业发展趋势分析工作多年。

注释:部分文字和图片来源于《系统宝石学》、《宝玉石鉴定与检测技术》和《珠宝首饰检验》以及网络软文等。欢迎广大玉友提出宝贵意见。如转载需标注来源。

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