Что такое спектры поглощения драгоценных камней?

Узнайте, как драгоценные камни поглощают длины волн света и как геммологи используют спектры поглощения драгоценных камней для идентификации драгоценных камней. Цвет — это нечто большее, чем кажется на первый взгляд!

Несмотря на очевидное качество, сам по себе цвет мало что говорит о драгоценном камне. Используя спектроскоп для определения спектров поглощения, геммолог может получить более полное представление о том, как драгоценные камни взаимодействуют со светом и приобретают свой цвет. Определение того, какие длины волн света поглощает конкретный драгоценный камень, может помочь идентифицировать его. Это также может помочь определить, является ли драгоценный камень натуральным или синтетическим или подвергался ли он цветовым обработкам, таким как красители.

Mackay Emerald — «Изумруд» — это одновременно и драгоценный камень, и термин, обозначающий оттенок зеленого. Как геммологи могут определить, является ли драгоценный камень изумрудного цвета на самом деле изумрудным драгоценным камнем? Изумруд Маккей, выставленный в Смитсоновском институте. Фото Грейлоха. Лицензировано в соответствии с CC By-SA 2.0.

Что означает «поглощение»?

Спектры поглощения сильно влияют на окраску драгоценных камней. Когда белый свет попадает на драгоценный камень, фотоны определенной длины волны или цвета «поглощаются» на атомном уровне. Хотя цвета часто описываются в терминах длин световых волн, их также можно описать в терминах частот, или вибраций, света. Каждая конкретная длина волны имеет соответствующую частоту. Когда частоты света совпадают с частотами атомов в драгоценном камне, энергия световой вибрации добавляется к энергии атомной вибрации. Драгоценный камень нагревается по мере «поглощения» света.

Может показаться странным, что драгоценные камни могут превращать определенные цвета в тепло, но есть хорошо известный пример объектов, превращающих цвета в тепло. Объекты черного цвета поглощают все длины волн видимого света и преобразуют их в тепло. То, что мы считаем «черным» цветом, отражает весь видимый свет. Объекты белого цвета отражают все длины волн видимого света, поэтому они не получают ни тепла, ни какого-либо другого цвета от света, кроме «белого света». Вот почему в одежде черного цвета вам будет теплее, а в одежде белого цвета — прохладнее.

Поглощение света драгоценными камнями — это не то же самое, что внутреннее отражение света внутри ограненного драгоценного камня, которое способствует рассеиванию драгоценных камней. Свет, поглощенный драгоценным камнем, не отражается, задерживаясь внутри. Поглощенный свет существует только в виде тепла.

Что происходит с непоглощенным светом?

Цвета драгоценных камней, которые мы видим, зависят не от поглощенных длин волн света. Имейте в виду, что поглощенный свет превращается в тепло. Нам нужно учитывать непоглощенный свет.

Драгоценный камень либо пропускает, либо отражает непоглощенные длины волн света. Прозрачные драгоценные камни пропускают непоглощенные длины волн (позволяя свету проходить), в то время как непрозрачные драгоценные камни отражают их. Наш мозг воспринимает непоглощенные длины волн, которые мы видим невооруженным глазом, как цвета.

Разные виды драгоценных камней поглощают, пропускают и отражают свет разной длины волны. Эти сочетания являются частью того, что придает им характерные цвета. Например, изумруд зеленый не потому, что он поглощает свет с зелеными длинами волн. Скорее, мы воспринимаем непоглощенные длины волн изумруда как зеленый цвет. Между тем, геммологи могут наблюдать поглощенные длины волн изумруда с помощью спектроскопа.

Как выглядят спектры поглощения драгоценных камней?

Белый свет состоит из всех видимых цветов. Его спектр, рассеянный через призму, выглядит как радуга. Спектроскоп рассеивает белый свет, а также показывает длины волн цветов, обычно измеряемые в нанометрах (нм) или миллиардных долях метра. Некоторые спектроскопы измеряют длину волны в ангстремах (Å) или десятимиллиардных долях метра.

Спектроскоп делает видимыми спектры поглощения драгоценных камней, направляя белый свет на драгоценный камень и отображая результирующую радугу цветов за вычетом поглощенных цветов. Эти поглощенные длины волн света отображаются в виде темных линий. Иногда целые области спектра или диапазоны цветов поглощаются и кажутся темными.

Геммологи могут сравнить линии поглощения, области и узоры, которые они видят в спектроскоп, с известными спектрами поглощения драгоценных камней, чтобы помочь идентифицировать конкретный драгоценный камень. Изумруды, например, будут иметь отчетливый спектр поглощения: черные линии поглощения при 680 и 683 нм, область поглощения между 580 и 630 нм и почти полное поглощение фиолетового конца спектра. Независимо от того, выглядит изумруд «изумрудно-зеленым» или нет, настоящий изумруд будет отображать этот спектр поглощения.

Не все драгоценные камни имеют отличительные спектры поглощения, позволяющие их идентифицировать. Некоторые драгоценные камни требуют дополнительного анализа для идентификации. Тем не менее, наблюдение за спектром поглощения драгоценных камней может быть ценным геммологическим тестом.