偏光鏡應(yīng)用

偏光鏡對(duì)鑒別均質(zhì)體、非均質(zhì)體和多晶質(zhì)體具有重要的作用。

正交偏光鏡均質(zhì)體

若待測(cè)寶石為均質(zhì)體，當(dāng)自然光經(jīng)過(guò)下偏光片透過(guò)寶石時(shí)，光的振動(dòng)方向不發(fā)生任何變化，其仍為偏振光。通過(guò)上偏光片后，光全部被阻擋不能通過(guò)。因此任意轉(zhuǎn)動(dòng)寶石，寶石在視域中呈全暗(消光)(圖2-1-31)。

正交偏光鏡非均質(zhì)體

晶體中除等軸晶系寶石外，都為非均質(zhì)寶石。當(dāng)待測(cè)寶石為非均質(zhì)體時(shí)，在正交偏光鏡下，轉(zhuǎn)動(dòng)寶石360°，寶石會(huì)出現(xiàn)四明四暗現(xiàn)象。這是因?yàn)榉蔷|(zhì)體具有將光分解成振動(dòng)方向相互垂直的兩束偏光的性質(zhì)(光軸方向除外)。當(dāng)通過(guò)下偏光片的平面偏光進(jìn)入待測(cè)寶石時(shí)，若下偏光振動(dòng)方向與寶石的光率體兩個(gè)橢圓半徑之一平行時(shí)，下偏振光透過(guò)寶石，振動(dòng)方向不發(fā)生變化，仍與上偏光片振動(dòng)方向垂直，從而被阻擋，視域全暗(見(jiàn)圖2—1—32(a))；若下偏光振動(dòng)方向與寶石的光率體兩個(gè)橢圓半徑斜交時(shí)，下偏振光被寶石分解成振動(dòng)方向相互垂直的兩束偏光。有一部分光線(xiàn)可透過(guò)上偏光片，視域逐漸變亮，當(dāng)若下偏光振動(dòng)方向與寶石的光率體兩個(gè)橢圓半徑斜交呈45°時(shí)，視域最亮(見(jiàn)圖2-1-32(b))。于是隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)，出現(xiàn)了明暗交替現(xiàn)象。這種明暗交替現(xiàn)象在寶石轉(zhuǎn)動(dòng)一周的過(guò)程中出現(xiàn)四次。但是必須指出的是如果非均質(zhì)體的光軸方向平行于觀察方向，則在正交偏光鏡下轉(zhuǎn)動(dòng)寶石360°，寶石并不出現(xiàn)四明四暗現(xiàn)象，而是全暗。

正交偏光鏡多晶質(zhì)寶石

多晶非均質(zhì)集合體寶石在正交偏光鏡下，轉(zhuǎn)動(dòng)360°，寶石在視域中都是明亮的。這是因?yàn)槎嗑Ъ象w中大量的晶體雜亂無(wú)章地排列，于是不同晶體將光分解后，所產(chǎn)生的偏振光振動(dòng)方向也雜亂無(wú)章，各個(gè)振動(dòng)方向都有，總體效果近似自然光。聚片雙晶發(fā)育的寶石情況與此類(lèi)似。多晶均質(zhì)集合體寶石在正交偏光鏡下，轉(zhuǎn)動(dòng)360°，寶石在視域中全暗。

正交偏光鏡特殊現(xiàn)象

(1)異常消光

許多均質(zhì)體寶石在正交偏光下并不出現(xiàn)全暗現(xiàn)象，而是隨著寶石的轉(zhuǎn)動(dòng)，寶石在視域內(nèi)出現(xiàn)不規(guī)則明暗變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為異常消光，這是由于在均質(zhì)體寶石中出現(xiàn)異常雙折射所造成的。不同的寶石，其異常雙折射成因有所不同。玻璃在生產(chǎn)過(guò)程中，由于快速冷卻，致使內(nèi)部應(yīng)力聚集，形成異常雙折射，造成常見(jiàn)的“蛇形帶狀”異常消光現(xiàn)象；焰熔法合成尖晶石由于生產(chǎn)過(guò)程中加入了過(guò)量的鋁，使晶格有一定程度的扭曲，形成異常雙折射，從而在正交偏光下出現(xiàn)柵格狀或斑紋狀異常消光；石榴石則是由于類(lèi)質(zhì)同象替換，致使晶格產(chǎn)生了某些不均勻性，從而出現(xiàn)異常消光，甚至出現(xiàn)類(lèi)似四明四暗的消光現(xiàn)象。

異常消光現(xiàn)象總的來(lái)說(shuō)還是好判斷的。因?yàn)榉蔷|(zhì)寶石在正交偏光鏡下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)90°會(huì)重復(fù)以前的明暗變化，有極明顯的規(guī)律性，而異常消光現(xiàn)象通常無(wú)這種規(guī)律性。

在鑒定過(guò)程中偏光鏡常與折射儀、二色鏡相互補(bǔ)充使用。折射儀可判斷易混淆的異常消光現(xiàn)象，如石榴石有時(shí)在偏光鏡下呈現(xiàn)假四明四暗現(xiàn)象，而在折射儀測(cè)試過(guò)程中永遠(yuǎn)只會(huì)出現(xiàn)一條陰影邊界，并且無(wú)多色性。反之，偏光鏡可幫助判斷雙折率很小的寶石的光性，如磷灰石的雙折率只有0．003，在折射儀上很難見(jiàn)到雙陰影邊界(特別是非單色光作為光源時(shí))，然而若置于偏光鏡下，很容易就可斷定出為非均質(zhì)寶石。

判斷是否為異常消光，可以通過(guò)折射儀、二色鏡對(duì)其光性進(jìn)行驗(yàn)證，也可以在偏光鏡下進(jìn)行驗(yàn)證。首先將寶石在正交偏光鏡下轉(zhuǎn)動(dòng)至最亮處，然后固定寶石，轉(zhuǎn)動(dòng)上偏光片90°使其振動(dòng)方向與下偏光片振動(dòng)方向平行，若寶石亮度不變或稍暗，則為非均質(zhì)寶石；若寶石變亮，則為均質(zhì)寶石。使用此法時(shí)要注意，有些紅、橙、紫紅色石榴石具有極明顯的異常雙折射，有時(shí)仍會(huì)表現(xiàn)出非均質(zhì)體的性質(zhì)，最好的驗(yàn)證方法是使用二色鏡和折射儀觀察。

(2)全暗假象

要正確判斷寶石的光性，首要條件是必須保證有足夠的光線(xiàn)穿過(guò)寶石。有些高折射率寶石如鉆石、鋯石、合成立方氧化鋯等，若切工良好，臺(tái)面向下放置時(shí)幾乎沒(méi)有光線(xiàn)能夠穿過(guò)，那么無(wú)論寶石為均質(zhì)體或非均質(zhì)體，均會(huì)呈現(xiàn)全暗的假象。要排除這種并非由寶石本身的光性所造成的全暗假象，可以變換寶石放置方位，如將亭部刻面直接放在載物臺(tái)上再次進(jìn)行觀察即可。此時(shí)，還可將寶石放人與其折射率相近的浸液中，以減少因散射光所造成的影響，增加透過(guò)高折射率寶石的光量。

(3)其他假象

某些透明單晶寶石有較多且較明顯的裂隙或含有大量包體，這些裂隙和包體都會(huì)影響光在寶石中的傳播，從而難以準(zhǔn)確判斷其光學(xué)性質(zhì)。此外，周?chē)渌饩€(xiàn)在寶石上若發(fā)生反射，造成反射光偏振化，也會(huì)影響判斷的正確性。

偏光鏡在使用中有一定局限性。

1)偏光鏡不適用于不透明的寶石的測(cè)試。待測(cè)寶石必須是透明或半透明，至少部分透明或半透明。如某些透光性不好的弧面型寶石，由于邊部較薄，可呈半透明，仍可進(jìn)行測(cè)試。

2)若待測(cè)寶石透明，但含有大量的裂隙和包體，則測(cè)試的可靠性較差。

正交偏光鏡現(xiàn)象

雙折射寶石在上下偏光和錐形偏光共同作用下，由消光與干涉效應(yīng)綜合作用而產(chǎn)生的特殊圖案，稱(chēng)為干涉圖。其在偏光鏡下所呈現(xiàn)的是由各色條帶組成的圖案。在偏光鏡的上下偏光片之間加上一無(wú)應(yīng)變干涉球或凸透鏡即可將通過(guò)下偏光片的平面偏光變成錐形偏光。

白光在非均質(zhì)體寶石中產(chǎn)生雙折射，分解成兩條振動(dòng)方向互相垂直的偏振光，寶石相對(duì)于二者的折射率不一樣，造成一定的光程差。錐光的作用是增加光在寶石中傳播的光程，產(chǎn)生不同大小的光程差。在透過(guò)寶石之后會(huì)產(chǎn)生干涉，使白光中一部分波長(zhǎng)的光加強(qiáng)，而另一部分的光減弱，這些經(jīng)過(guò)干涉后的光，會(huì)產(chǎn)生各種顏色，稱(chēng)之為干涉色。干涉色的產(chǎn)生取決于寶石的雙折射率和光程。 根據(jù)干涉圖的形狀可判斷寶石的軸性。

一軸晶干涉圖：一軸晶干涉圖為一個(gè)黑十字加上圍繞十字的多圈干涉色色圈，黑十字由兩個(gè)相互垂直的黑帶組成，兩黑帶中心部分往往較窄，邊緣部分較寬。干涉色色圈以黑十字交點(diǎn)為中心，呈同心環(huán)狀，色圈越往外越密，轉(zhuǎn)動(dòng)寶石，圖形不變。水晶由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)使偏振光發(fā)生規(guī)律旋轉(zhuǎn)(即旋光性)，干涉圖呈中空黑十字，稱(chēng)為“牛眼干涉圖”。某些水晶雙晶的干涉圖在中心位置呈現(xiàn)四葉螺旋槳狀的黑帶(特別是某些紫晶)。

二軸晶干涉圖：根據(jù)觀察方向的不同，二軸晶干涉圖分為兩種，即雙光軸干涉圖和單光軸干涉圖。雙光軸干涉圖由一個(gè)黑十字及“∞”字形干涉色圈組成，黑十字的兩個(gè)黑帶粗細(xì)不等。字形干涉色圈的中心為二個(gè)光軸出露點(diǎn)，越往外色圈越密。轉(zhuǎn)動(dòng)寶石，黑十字從中心分裂成兩個(gè)彎曲黑帶，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，彎曲黑帶又合成黑十字。單光軸干涉圖由一個(gè)直的黑帶及卵形干涉色圈組成，轉(zhuǎn)動(dòng)寶石，黑帶彎曲，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，黑帶又變直。

正交偏光鏡觀察步驟

要觀察到寶石的干涉圖必須將寶石在正交偏光鏡下進(jìn)行正確的定向，只有當(dāng)光軸與偏光片近于垂直時(shí)才會(huì)出現(xiàn)干涉圖。首先，使上、下偏光片處于正交位置，放人寶石，之后轉(zhuǎn)動(dòng)寶石尋找彩色干涉色；當(dāng)干涉色出現(xiàn)后，在顏色最密集處加上干涉球，即可觀察到干涉圖。通常，雙折率較低的寶石比雙折率較高的寶石易于定向。如磷灰石，其雙折率0．003，光軸與偏光片夾角只要大于50o一60o即可。換句話(huà)說(shuō)，當(dāng)光軸與正確的垂直方位小于30o一40o時(shí)，都可觀察到干涉色。而鋯石則不然，鋯石的雙折率為0．059，要正確定向就比較困難，只有當(dāng)光軸與正確方位相差10o一15o以下時(shí)，干涉色才會(huì)出現(xiàn)。如果干涉圖不明顯，可以將寶石上下轉(zhuǎn)動(dòng)180o再觀察。