第四节　分光镜

分光镜是一个可以将一束光分成两束的光学装置，是光学干涉仪中的重要零件，通常是一个立体型的光学玻璃镀膜而成。不同宝石所含的致色元素对各波长的光吸收不同，不同致色元素有特定吸收光谱，通过观察宝石的吸收光谱，鉴定宝石品种，还可以检测一些染色处理现象。分光镜就是一种能将白光按波长依次分开排列，使人们能够观察到宝石吸收光谱的仪器（图1-18）。

一、原理及结构

①原理：白光由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫不同波长的光组成。当白光照向宝石，宝石对不同波长的光进行选择性吸收，剩下的残余光进入人眼，于是人眼就感觉到宝石的体色。

②类型和结构：分光镜根据色散元件的不同，分两种类型，见图1-19。

a.棱镜式分光镜：由一组玻璃棱镜折射和色散产生光谱。特点：光谱的蓝紫区相对扩宽，红光区相对压缩；透光性好，可产生一段明亮光谱；红光区分辨率要比蓝光区差。

b.光栅式分光镜：由精密光栅衍射产生光谱。特点：所产生光谱各色区大致相等；红光区分辨率比棱镜式要高；透光性差，需要强光源照明。

二、使用方法

分光镜的用途十分广泛，主要适用于有色宝石。无色宝石除锆石、钻石、火辉石之外，无明显的吸收光谱。鉴定仅适用于具有典型光谱的宝石。

由于分光镜体积小，便于携带，且特征光谱具有明确的鉴定特征，因此分光镜是一种十分重要的鉴定仪器。在使用时根据不同宝石的情况进行操作，分光镜的操作方法主要有三种。

1.透射光法（图1-20）

适用于透明至半透明宝石，优点是可用于形状不规则的宝石。但是使用时要注意保证足够的光能透过宝石进入分光镜。尽可能缩短眼睛、分光镜、宝石、光源之间的距离。操作方法如下：

①擦净宝石，将宝石置入冷光源上方，使光透过宝石；

②将分光镜对准透过宝石光源部分进行观察；

③调整分光镜角度（或狭缝）、焦距直至看清光谱为止。

2.内反射法（图1-21）

适用于颜色较浅、宝石颗粒较小的透明宝石。该法可以增加光线在宝石中的光程。操作时将宝石置于黑色无反射的背景上，注意调整入射光线与分光镜的夹角，使来自宝石的光尽可能地进入分光镜中。操作方法如下：

①擦净宝石，将光线从宝石斜上方的某一位置射入，并使之从宝石的另一侧面反射出来；

②将分光镜直接对准反射光；

③调整分光镜角度（狭缝或焦距），直至看清光谱为止。

3.表面反射法（图1-22）

适用于透明度差的宝石。操作时与内翻设法相似，注意调节入射光方向与分光镜的夹角，使来自宝石的白光尽可能地进入分光镜。操作方法如下：

①擦净宝石，使光线从样品表面反射出来；

②将分光镜对准反射出来的光线；

③调整分光镜角度（狭缝或焦距），直到看清光谱。

三、使用分光镜观察光谱时的注意事项

1.使用方面

①样品应置于黑色背景上观察，观察时避免周围灯光的影响。

②光源有热辐射，当观察时间长时，样品受热后吸收光谱线会模糊，甚至消失。

③光在样品中的光程长，谱线清晰，因此观察时应注意样品的取向。

④观察时分光镜尽量靠近样品。

⑤观察到的吸收光谱用图示记录时，应标明分光镜类型以及两端波长。

2.样品的选择

①样品颜色深的吸收强、吸收光谱清晰；多色性明显的宝石，不同方向的吸收光谱也可能有差异。

②光在透明宝石中的光程长，吸收谱线清晰，因此对同一批宝石，应选大的样品测试。

③如果样品是拼合石，必须注意光穿越的部位，判断吸收光谱的起因。

四、主要色素离子光谱特征

主要色素离子光谱特征见表1-2～表1-5。