第六节　分光镜在宝石鉴定中的应用

利用色散元件（三棱镜或光栅）将白光分解成不同波长的单色光，且构成连续的可见光光谱。当入射的白光由分光镜狭缝进入后，经过准直透镜便形成一束平行光。当它进入色散系统时，由于光的色散作用，这束白色的平行光，按照光的波长分解成连续的可见光谱色带——红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

宝石中所含的各种色素离子（过渡金属元素、某些稀土元素、放射性元素），对可见光光谱具有不同程度的选择性吸收。

宝石可见光吸收光谱中的吸收带、吸收线，都具有固定的吸收位置，这一特点可用于鉴定宝石的品种，帮助判断宝石致色的原因。

1. 手持式分光镜及操作步骤

手持式分光镜通常为棱镜式，其外壳为金属管或塑胶管，长7～10cm，直径1.5～2cm。手持式分光镜中没有光波的刻度尺，所观察到的只是一条连续的可见光光谱带（图3-15、图3-16）。

E—眼睛；T—棱镜组；L—透镜；S—狭缝

手持式分光镜的操作步骤如下。

（1）使用强光源——光纤灯，对于透明的宝石，使光透过宝石后进入分光镜狭缝；若宝石颜色深，透明度差，也可以用光源斜照宝石，使光从宝石表面反射后进入分光镜狭缝。

（2）用手平稳地持住分光镜（或者用1个支架分别固定分光镜和光源），置于所测宝石前几毫米处。

（3）眼睛从窗口观察宝石的吸收光谱并记录。

2. 台式分光镜及操作步骤

台式分光镜是由一组棱镜、透镜、目镜、狭缝板、狭缝调节装置、滑管、波长标尺和光纤玻璃照明光源及其配套装置等组成。包括：底座和内置光源、分光器、狭缝调节钮、标尺调节旋钮、光纤灯、样品夹、观察窗、电源开关、光源转换开关和亮度开关等部分（图3-17）。

对于透明至半透明的宝石，光源的照射方式适合用透射法［图3-18（a）］。具体操作步骤如下。

（1）将宝石置于锁光圈上，根据宝石的大小调节锁光圈的开孔，仅让透过宝石的光线进入分光镜。若要改变宝石的方向应使用宝石夹。

（2）调节光源的位置和距离，以使更多的光线透过宝石。

（3）通过亮度开关调节光源的强度。通常浅色宝石用低强度，而深色或半透明的宝石用高强度。

（4）完全闭合分光镜的狭缝，然后慢慢打开，直至能看到完整的光谱。通常在狭缝近于完全闭合的瞬间，最易观察吸收光谱。对于透明宝石，狭缝要近乎完全闭合；而对于半透明宝石，狭缝则要开大些。

观察时先调节分光镜的焦距，下降滑管，紫光波段吸收谱清晰；上升滑管，红光范围波段吸收谱明显。调节分光镜进光狭缝和显微镜筒焦距，观察短波长的紫光区吸收光谱时，慢慢升镜筒；若观察长波长的红光区的吸收光谱时，则缓慢下降镜筒。

（5）调节观察目镜，使光波刻度尺准确聚焦。观察、记录宝石的吸收光谱。

对于不透明或透明度差、颜色深的宝石，光源的照射方式适用于表面反射法［图3-18（b）］。具体操作步骤如下。

（1）将宝石样品置于锁光圈或宝石夹上，应以无反射的黑色为背景。

（2）调节光源的位置和距离，以使从宝石表面反射出来的光线能够更多地进入分光镜中。

（3）按透射法所述步骤，调节分光镜的狭缝和滑管的焦距。

（4）观察、记录宝石的吸收光谱。

对于颜色浅、颗粒小的透明宝石，光源的照射方式适用于内反射法［图3-18（c）］。具体操作步骤如下。

（1）将宝石样品台面向下，置于锁光圈或无反射的黑色背景上。

（2）调节光源的位置和距离，使光线从宝石的斜上方射入，并从宝石台面的内表面反射出来后，再进入分光镜中。

（3）按透射法所述步骤，调节分光镜的狭缝和滑管的焦距。

（4）观察、记录宝石的吸收光谱。

3. 分光镜在宝石鉴定中的应用

使用分光镜观察宝石吸收光谱，对宝石鉴定有着十分重要的意义。主要表现在以下几个方面。

（1）帮助确定具有典型吸收光谱的宝石名称　如：锆石653.5nm典型吸收线，具有鉴定意义。

（2）帮助确定宝石中的致色元素　宝石中微量的致色元素产生的吸收带、吸收线都有较为固定的位置，可根据宝石显示的吸收光谱特征，来判断宝石的致色元素。如：红宝石、祖母绿显示由Cr致色的谱线；橄榄石显示由Fe致色的谱线；磷灰石显示由稀土元素致色的谱线；合成蓝色尖晶石显示由Co致色的谱线等。

（3）帮助区分某些天然宝石与合成宝石　如：合成蓝色尖晶石显示典型Co的吸收线；合成祖母绿中Cr含量大于天然祖母绿中的Cr元素含量，导致合成祖母绿在477nm具有明显的吸收线。

（4）帮助区分某些天然宝石与人工处理宝石　如：天然绿色翡翠红区690nm、660nm、630nm显示3条阶梯状吸收线；而染色翡翠（人工处理）则在红区显示模糊的吸收带。

（5）帮助区分某些天然宝石与仿宝石　如：红宝石显示Cr的吸收线，而红玻璃显示稀土元素的吸收线；祖母绿显示Cr的吸收线，而绿色钇铝榴石显示稀土元素的吸收线。