折射、双折射与珠宝鉴别

出处：按学科分类—工业技术 天津古籍出版社《中国珠宝收藏与投资全书下卷》第265页（1419字）

在日常生活中，许多人都有这样的经验：当把筷子插入有水的杯子中时，就会看到筷子在水中竟折了一个角度。这是光的折射现象的表现。原来，光在密度较低的介质中行进的速度，要比在密度较大的介质中快。这种速度差异就使光的行进方向发生偏折，从而产生折射现象。两介质之间的密度差愈大，偏折的角度也愈大。珠宝的密度比水大得多，所以，光在珠宝中的偏折角度就比水大。折射率便是对光偏折程度的数学度量。

不同的珠宝，由于内部物质密度状况不同，所以折射率也各不相同。这就使我们有可能通过测量珠宝的折射率，来确认珠宝的种属。事实上，这种方法已成为许多珠宝鉴定检测单位鉴定珠宝时最常使用的手段之一。遗憾的是，测量珠宝的折射率，需要使用专门的仪器－折射仪，一般的收藏投资者恐怕不会配备。没有折射仪虽然无法利用折射率来辨识珠宝的种类，但我们仍可以利用放大镜或直接用肉眼来观察有无所谓“双折射”现象，以达到初步辨识某些珠宝的目的。

什么是“双折射”?在解释这一名词前我们不妨先做一个有趣的实验：拿一张纸，在纸上画上一条线或写下一排字；然后取一块透明方解石(也称冰洲石)置于线或字上。这时你便会看到方解石下面的线或字已变成双影。这便是双折射的结果。

双折射的产生，与晶体的非均质性有关。我们已经知道，组成晶体的物质质点(原子、离子或分子)，会作有规律的整齐排列。如果质点的排列呈立方体状态，即每个质点各占一个立方体的角顶，则此时相邻质点之间的距离是相等的，也即具有相同的密度。这样，当光从空气中射入晶体时，无论哪个方向所产生的折射都是一样的，即具有相同的折射率。我们称这种性质为“均质性”。如果晶体中质点排列成长方体状，则相邻质点之间的距离就会有差异，长方向的间距大，宽方向的间距小，也即质点的排列密度有了方向差异。这时光进入晶体后沿不同方向行进就会产生不同的折射。这种性质被称为“非均质性”。

已知在各种晶体中，属于等轴晶系的晶体具有均质性。此外，其他六个晶系的晶体都具有非均质性，即它们都会产生双折射。每个晶体的最大折射率与最小折射率之差，称为“重折率”。重折率愈大，我们能观察到的双折射现象就越明显。如前面我们在介绍双折射时，所以使用方解石就是由于它的重折率较大，可以达到0．172(最大折射率1．658，最小折射率1．486)。

观察珠宝有无双折射现象，常有助于我们辨识某些珠宝。如钻石是属于等轴晶系，它不会有双折射现象；但钻石的某些仿制品，如合成金红石、合成碳硅石却会具有明显的双折射。再譬如，在市场上常见有用玻璃仿制的水晶球，同样可用双折射来鉴别它们。只要拿一根头发压在水晶球下，然后透过水晶球看头发，若是真水晶球就会看到头发变为两根(水晶的重折率较小，只有0．009，但只要球的直径较大就可观察到)，而玻璃仿制的因无非均质性，所以看到头发仍是一根。

应该补充指出的是，由众多晶体集合而成的玉石类珠宝，虽然每个单独晶体也可能会有双折射，但通常我们只能看到它们的平均结果，所以，也只能测到一个平均的折射率，而看不到它们的双折射。