分光镜是重要的宝石测试仪器， 体积小， 便于携带， 使用十分方便。分光镜用于观察宝石的选择性吸收形成的特征光谱，确定宝石的品种， 推断宝石的致色原因， 研究宝石的颜色组成。
分光镜
01、 原理及结构宝石的颜色是宝石对不同波长的可见光选择性吸收后造成的。未被吸收的光混合形成宝石的体色。宝石中的致色元素常有特定的吸收光谱。宝石中的致色元素主要为钛( Ti)、钒(V)、铬( Cr)、锰( Mn)、铁( Fe)、钴( Co)、镍( Ni)、铜( Cu) 等过渡金属元素。除过渡金属元素外， 某些稀土元素(如铷、镨) 以及某些放射性元素(如铀、钍)，也会使宝石致色。
分光镜能将白光按波长依次分开排列， 我们可以分析出哪些波段被吸收， 根据吸收特征可以判断出宝石的致色元素或(和) 种类。根据色散元件的不同， 可制作两种类型的分光镜。即棱镜式分光镜和光栅式分光镜。
01-1、棱镜式分光镜
01-1-1、结 构
分光镜主要有狭缝、准直透镜、纠偏的色散棱镜组和出射窗口等部分组成。当白光通过狭缝后，经准直透镜成为平行光束照射到棱镜组上， 被棱镜色散后经出射窗口进入人的眼睛。
棱镜式分光镜
01-1-2、棱镜式分光镜的特点
棱镜式分光镜产生的光谱为非线性光谱，各色区分布不均， 紫区分辨率高； 各个色区不同时聚焦， 光谱也比较明亮。
01-2、光栅式分光镜
01-2-1、结 构
与棱镜式的不同之处是采用光栅做色散元件， 代替棱镜组。平行的白光透过光栅后，产生衍射，形成多级光谱，一般只采用亮度最大的一级光谱。在光栅的前面或者后面放置一个纠偏棱镜， 使得光谱能够直射出窗口。
光栅式分光镜
01-2-2、光栅式分光镜的特点
光栅式分光镜产生的为线性光谱，各色区分布均匀， 红区相对棱镜式分辨率高； 各个色区同时聚焦， 但是透光性差， 需强光源， 光谱较暗。
02、使用方法02-1、光源选择
无特征吸收的光源， 纯净、强度够大， 一般用光纤灯(冷光源)。
02-2、确定照明方式
A、透射照明法：适用于彩色、透明度较好的宝玉石。
透射照明
B、 内反射照明法:适用于色浅、透明度好的刻面宝石。
内反射照明
C、表面反射照明法：适用于透明度差的宝玉石， 特别是玉石类的。
表面反射照明
02-3、观察记录
以第二步确定的照明方式进行观察，一手持分光镜。另一手持拿光源(和待测宝石)，并记录所观察到的吸收光谱， 记录要有绘图+文字描述。
03、用途A、鉴定具有特征吸收光谱的宝石种， 例如： 红宝石。
B、帮助确定致色元素， 例如： 祖母绿与绿色绿柱石( Cr)。
C、帮助鉴别某些天然与合成宝石， 例如： 合成蓝色尖晶石和天然蓝色尖晶石。
吸收光谱
D、帮助鉴别某些优化处理过的宝玉石， 例如： 翡翠与 Cr盐染色翡翠。
吸收光谱
E、帮助鉴别某些天然宝石与其仿制品， 例如： 红宝石和红色玻璃。
吸收光谱
04、特征光谱04-1、Cr³⁺特征光谱
Cr³⁺离子具有很强的致色作用， 主要形成绿色和红色。其吸收光谱总体上是透过红光， 吸收黄绿光； 透过蓝光， 吸收紫光。其特征是红端有许多窄线， 最强的两条位于深红区， 另有两条位于橙区。在黄或绿区有一宽吸收带， 此带的宽度、位置、强度与宝石的颜色密切相关。蓝区可有数条窄线， 紫区吸收。铬产生的颜色色彩鲜艳， 吸收谱清晰。下图为铬致色的红宝石吸收光谱。
红宝石吸收光谱（棱镜式）
04-2、Fe²⁺的特征光谱
Fe²⁺具有很强的致色作用， 主要形成红、绿、黄等色， 吸收光谱的清晰程度远远小于铬。其主要吸收带位于绿区和蓝区， 但是吸收的波段变化较大， 既有导致宝石呈绿色的红光区吸收， 又有导致宝石呈红色的蓝光区吸收。如铁铝榴石等。
红色铁铝榴石的吸收光谱（棱镜式）
04-3、Fe³⁺的特征光谱
Fe³⁺的致色作用不强， 通常是导致黄色， 在蓝紫光区有吸收窄带， 如黄色蓝宝石 和金绿宝石等。
黄色蓝宝石的吸收光谱（棱镜式）
04-4、Co²⁺的特征光谱
Co²⁺具有很强的致色作用，产生鲜艳的蓝色，通常在橙光区、黄绿区、绿区有强吸收带。由于地壳中 Co的丰度很低， 很少有Co²⁺致色的天然宝石， 所以，Co²⁺的特征光谱又有指示合成或者人造宝石的作用。
合成蓝色尖晶石吸收光谱（棱镜式）
04-5、Mn³⁺的特征光谱
Mn³⁺的致色作用比较弱， 最强的吸收位于紫区并可延伸到紫区外， 部分蓝区有吸收， 致色宝石主要呈现粉红或橙红， 如菱锰矿、蔷薇辉石。例如锰铝榴石的吸收带位于紫区的432nm。
Mn³⁺的特征吸收光谱（棱镜式）
04-6、稀土元素的特征光谱
稀土元素的吸收光谱常形成特有的细线，如黄色的磷灰石常有位于黄光区的细线。铀虽不能导致鲜明的颜色却能产生明显的吸收谱， 例如绿色锆石可以出现10多条吸收线均匀地分布在各个色区。
绿色锆石石吸收光谱（棱镜式）
05、 注意事项与局限性A、光源： 选择纯净的光， 检查是否具有选择性吸收， 若出现亮线， 为荧光线。
B、光照时间不宜过长， 因为宝石受热后某些吸收特征会消失。
C、常光-非常光， 不同方向的吸收有所差异， 具定向光谱， 例如： 巴西绿柱石。
D、 观察时， 不应用手持拿小型宝石， 手指中的血液具有吸收线(592nm)，会影响观察。
E、保持仪器清洁， 灰尘会在分光镜中产生横的“吸收线”。
F、太小的宝石，不宜用分光镜观察， 颜色太浅的宝石， 应尽量让光通过宝石的路径长一些。
G、拼合石的光谱可能为混合谱线， 应先拿放大镜或宝石显微镜检查其是否为拼合石， 再进行分光镜测试。
H、并非所有宝石都显示吸收光谱，一般有色宝石常见， 无色宝石只有锆石、钻石、CZ、顽火辉石才有吸收光谱， 其他无色宝石可不做分光镜测试。
06、作者简介作者：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）、美石嘉珠宝创始人、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。
