【天然石 / 礦物 / 寶石冷知識】
《多色性 vs. 多色寶石 vs. 變色效應 vs. 烏桑巴拉效應》
寶石中這些有關顏色的現象和光學效應到底之間有什麼分別呢？？

亞歷山大石 鉻電氣石 鉻碧璽

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《多色性 Pleochroism》

非均質體有色寶石的光學性質因方向而異，對光波的選擇吸收及吸收總強度也隨方向而異，這種由於光波在寶石晶體中的振動方向不同，而使寶石顏色發生改變的現象稱為多色性。

簡單的說，從不同方向觀察一顆寶石會看到兩或三種不同色調（丹泉石、堇青石、紅柱石、剛玉等）；或同一種顏色有明顯不同的兩種色彩濃度（電氣石、紫水晶等）。（可參考之前的噗《用二色鏡看清丹泉石的三向色性》）

@shizax - 【天然石 / 礦物 / 寶石豆知識】 《用二色鏡看清丹泉石（Zoisite var....

我們將晶體分類的時候會根據晶體結構來整理出七大類。第一類為均質體立方晶系，晶軸光軸都有同等長度因此光學性質，折射率都會相同。因此鑽石、螢石、尖晶、石榴石這些立方晶體都不會有多色性。

而其他六晶系都為非均質體，光學性質隨方向而異。光波沿非均質體的特殊方入射時不發生雙折射，這特殊方向為光軸。

一軸晶（四方晶系、三方晶系、六方晶系）寶石只有一個光軸，與主晶軸（C-axis）平行，並有兩個振動方向。所以當白光進入後，寶石的晶系結構將光源分為振動方向互相垂直的光（圖中的ω和ε），經由差異選擇性吸收後，形成二種顏色或同種顏色之不同深淺色彩濃度，這種現象就稱作寶石的二色性。

二軸晶（斜方晶系、單斜晶系、三斜晶系）寶石則有兩個光軸，並有三個振動方向（圖中的α，β和γ）當白光進入後，三束主振動方向互相垂直的光，經由差異選擇性吸收後，形成兩種或三種顏色，深淺不同色彩濃度，這種現象稱之為寶石的三色性。

這個現象深深影響到寶石切割的方向，比如說二色性強的電氣石要是把顏色深的那一面切成冠部，那麼那顆裸石就失去價值了。

這顆已切割好的電氣石從側面看顏色就沒冠部那麼吸引

《多色寶石 Bi-coloured / parti-coloured / multi-coloured》

字面上看起來好像跟多色性是一樣的東西，但分別可差得遠了。
「雙色」或「多色」是由礦物材料中所含有的「色帶」Colour zoning 造成的。當致色元素含量有所變化，晶體便會在不同階段形成之間產生顏色差異，並且在晶體中留下生長痕跡。所以千萬別誤解「寶石的多色性」為「多色寶石」！

常見的有：
藍寶石


天然的藍寶石都很常有六角形色帶，看到像左面那樣直線的基本上都可以判斷為天然了，右面成弧線的成長紋馬上能確認為火焰合成的人造藍寶石

電氣石 / 碧璽

西瓜內紅外綠，為最上乘的雙色電氣石。現在有很多人造水晶仿冒，要小心喔
鈣鋰電氣石 liddicoatite：

紫水晶（Ametrine紫黃晶）
很常見人造水熱合成的，天然（左）人造（右）

這倆都是人造的

螢石

《變色效應 Colour-changing effect》

如果說多色性是關乎光波進入晶體後因振動方向不同而產生的話，那麼變色效應又是什麼呢？
簡單來說就是進入晶體的光波成分不一樣造成的！

完成變色效應需要：
1）兩種擁有不同發射光譜的光波（日光 / 白熾光）
2）礦物材料的吸收光譜內，有吸收線分割開兩個透光區
3）大腦容易被騙的觀察者（就是我們人類喇）

第一點，不同發射光譜的光波
有時候去服裝店試穿大概也會遇到一種情況吧，就是衣服在室內燈顯色跟在室外就差那麼一點，所以要在白光照明底下認真比一下布料的顏色。原因就是光線有著不同的發射光譜，日光的綠光成分偏多（所以天空是藍的），而室內的白熾光則紅光偏多。

第二點，礦物材料的吸收光譜內有兩個透光區
就用亞歷山大石來當例子吧，金綠寶石含鉻的變種，其變色效應非常有名因此又稱變石，在日光下呈綠色，在白熾光下呈紫紅色，因而有「白晝裡的祖母綠，黑夜中的紅寶石」之稱。

其吸收光譜中有二個透光區，當中的570nm吸收區域完美地平衡著紅色和綠色的透光區，透光區域稍微失衡就能欺騙到觀察者的大腦，打亂我們接受的視覺訊息。

綠光偏多的日光照射到寶石上時會使綠色更加透光，呈現出綠色

紅光偏多的白熾光則使紅色更加透光，呈現出紅色

＊除了亞歷山大石以外，藍寶石、尖晶石、石榴石、螢石、水鋁石等都具有變色效應。

＊通常會變色的礦材不是有鉻 chromium 就是有釩 vanadium。人造亞歷山大石的確是存在不過不便宜，因此市面上大部分號稱為亞歷山大變石，通常都是一種成本非常低，用伐諾伊焰熔法（火焰合成法）製造的人造藍寶石，現在還有變色效應的玻璃冒充各種變色石！

＊亞歷山大石還有著多色性，因此從不同的光軸方向觀察變色效應也會有所不同，有沒有很複雜，喜歡複雜的噗友可以看一下這個 實驗

＊具變色效應的螢石：

Color Changing Fluorites - Weardale, England

《烏桑巴拉效應 Usambara effect》

從特定方向觀看時，翁巴谷的綠色鉻電氣石可呈現出酒紅色。這既不是多色性，不是變色效應，也不是雙色寶石。

寶石顏色除了會受光源、晶體結構、觀察者等因素影響之外，寶石內部的光路長度也會影響寶石顏色的色調、明度和彩度。大多數寶石僅會出現明度和彩度的變化，但少數寶石的色調會隨光線穿過寶石的路徑長度增加出現明顯變化。

其中色調由綠變紅的現象稱為『烏桑巴拉效應』，這是由於寶石的光譜在可見光紅區和綠區存在兩個透光區，厚度增加使得綠區透光強度減弱，紅光強度增強。

在測試的樣品中，當厚度超過臨界點15毫米時，人眼會突然看到僅紅色而不是綠色。


這種現像在寶石中不是很常見，但是在有機染料領域卻是很常見。有科學家還發現葉綠素也有這種效應。使用透射光照射葉綠素的丙酮溶液，如果溶液是一個薄層就為綠色，如果溶液深度增加將會顯示紅色。
（左）5毫米的溶液 （右）15毫米的溶液


鑑於葉綠素具有這種性質，如果使透射光穿過2－3片綠葉來觀察具有烏桑巴拉效應的綠色鉻電氣石時，就可能觀察到紅色。

將一片較薄的具有烏桑巴拉效應的綠色鉻電氣石放在另一塊上面也會呈現同樣效果：


除了厚度能增長光路而改變顏色，切割好的綠色鉻電氣石的內部折射也能增長光路，所以也能在綠色的晶體內折射出酒紅色：

除了電氣石之外，亞歷山大石、綠簾石、方沸石、丹泉石、綠硼鎂石等礦物也被發現過出現烏桑巴拉效應。這個效應在90年代開始才有所深入研究，還算是比較新的光學效應所以資料相對比較少。

總結：亞歷山大石除了具有變色效應，還同時具備多色性，更有可能出現烏桑巴拉效應，有沒有很厲害！!

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我好囉唆 希望文字還是在能夠理解的範圍以內

文字很厲害，不難懂卻需要消化
但想請教假的紫黃晶做成項鍊墜子的話，還能怎樣判斷真假？以圖示而言一半一半的那個我分辨不出來

非(◐‿◑)白 : 喔喔其實嚴格來說「人造水晶」也是「真正的水晶」，因為其化學構成和天然的一樣，成長模式都是仿照天然的環境。能說上是假的只有聲稱水晶但其實是別的材質（比方說：玻璃）的情況。

但當然人造的紫黃晶跟天然的紫黃晶還是有一定的分別，不過沒有工具的話非常難判斷差別在哪。可以留意一下顏色和價格，天然紫色橘色都很顯鮮豔，分隔線同時很直的話，價格會很高，6卡拉已經接近200美金。而且可以留意顏色分佈，上面也已經看到人造紫黃晶呈塊狀，跟天然六角柱狀的型態相差很遠，顏色分佈也是。

（左）天然；（右）人造
所以由此推斷，如果看到這種兩個紫區夾著一條橘色區，很大機會就是人造的

其他分別需要用上偏光鏡、錐光鏡觀察巴西律雙晶；放大鏡觀察成長紋跟晶軸的角度；利用波長色射（EDXRF）X射線螢光光譜和傅立葉轉換紅外光譜（FTIR）找出對比...想知道詳細可以看 這篇 和 這篇

單純好奇入手了一小塊鉻碧璽，
原來學問這麼大xd 感謝噗主科普
當時也有看見寶石等級，但價格太高而作罷

強燈下特定角度，的確可隱約見紅色

snow@覓石記 : 哇好厲害 非寶石等級的礦也很值得入手！

其實比較想要寶石等級的...
-先來存個贖金(ㄟ-

想問一個笨問題，為什麼很多西瓜都是切成片狀的呀？還是本來就是片狀

歐姆蛋包飯 : 喔喔沒有笨的問題！
西瓜本人長這樣：

跟水晶洞 / 雷蛋差不多情況，不切開來看其實就沒什麼吸引人的地方。由於晶體頭尾多色很普遍，內到外環狀的多色就相對特別，很難仿冒，於是就常會橫著切開一片片來展示其特別之處

原來是這樣！！感謝解惑 西瓜本人也好美喔

想補充一下上面提到的光軸，居然有中文資料的影片，會動的話會比較好參考

【十大不應該存在的水晶寶石】第十集3.0人造寶石I玻璃I膠I五招鑑定I天然水晶I晶質I非晶質I偏光儀應用