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神奇!有些宝石厚度不同颜色大变?鲜为人知的“乌桑巴拉效应”是什么?

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作为宝石界的“神奇存在”,会变色的宝石就像大自然的"黑科技",十分稀少且神秘。

关于那些会“变色”的宝石,我们写过很多文章:

具有“变色效应”的亚历山大变石、变色蓝宝石、变色石榴石:《6月生辰石里最贵的一种:老牌五大宝石之一,买一送一的变石》。

低温热致变色(可逆)的锆石:《变色宝石中的战斗机!绝大多数人都没见过的罕见热变色宝石》。

因为色心不稳定产生可逆光致变色的“紫方钠石”:《一晒就“黑”,一捂就“白”?这3种宝石紫外光下会变色》。

光感应变色、热感应变色的变色龙钻石:《说点你不知道的:变色龙钻石?那是什么东西?》。

虽然都是变色,但是造成宝石变色的原因五花八门,今天要讲的是一种听起来洋气又高级的:“乌桑巴拉效应(Usambara effect)”。

两个叠加的含铬绿碧玺晶体,展现乌桑巴拉效应。

什么是乌桑巴拉效应(Usambara effect)

乌桑巴拉效应(Usambara effect)—— 第一次听这个学名,是不是感觉它的名字就像念咒语一样非常“魔幻”且“神秘”?

虽然听起来这个名字“深不可测”,但其实“乌桑巴拉效应”是一种十分罕见的光学效应

它以坦桑尼亚乌姆巴山谷的乌桑巴拉山脉命名(该地区近几十年来一直产出丰富的变色宝石)。

乌桑巴拉山脉

宝石学中对“乌桑巴拉效应(Usambara effect)”的定义是指:随着光线通过宝石的路径长度的增大,宝石的色调发生变化的特殊现象。

来自坦桑尼亚的含铬的具有乌桑巴拉效应的绿碧玺

说人话就是:乌桑巴拉效应与光路的长度——即宝石的厚度有关。拥有乌桑巴拉效应的宝石,宝石的厚薄不同,显现的颜色也不同。

乌桑巴拉效应产生的原理

乌桑巴拉效应的出现,是宝石中铬元素玩的魔法,宝石的可见光光谱在红区和蓝绿区存在两个明显的透射窗。

宝石的厚度越大,那么通过宝石的光的路程就更长,也就是光程更长。

随着光程的增加,透光能力总体上是逐渐减弱的,而绿区透光率减小的速度大于红区。

而观察者视网膜上接收彩色画面的红、绿、蓝三色视锥细胞的数量并不均等,绿色的视锥细胞最多,红色次之,所以人眼对于绿光的敏感度大于红光。

随着宝石厚度的增加,人眼看到的色调从绿色变为红色。

下图就是两片具有乌桑巴拉效应(Usambara effect)的镁电气石,分开观察颜色均为蓝绿色,但重叠在一起时,由于厚度增加了,肉眼看上去就变成了红色。

乌桑巴拉效应的宝石有哪些

乌桑巴拉效应(Usambara effect)最早是由挪威宝石学家Asbjørn Halvorsen等人在1997年提出的。

上世纪90年代初,Asbjørn Halvorsen在坦桑尼亚Usambara山脉东部 Umba Valley发现一批具有与独特光学效应的铬碧玺。
经过数年的研究,在1997年Asbjørn等人在《宝石学杂志》上第一次阐述了这种特别的变色现象,并为它定名为"Usambara effect" 。

但实际上,具有乌桑巴拉效应(Usambara effect)的宝石并不仅有碧玺这一种,具有桑巴拉效应的宝石产地也不单单局限于某一地区。

具有乌桑巴拉效应的碧玺,反射光和透射光的镜像。

早在1849年,Haidinger在使用二色镜观察具有三色性的金绿宝石时,就发现了在灯光下的秘密:该宝石较薄的部分为带有紫色调的绿色,在宝石较厚的部分为红紫色。

2000年1月,法国地质学家Cedrik Simonet在《宝石学杂志》中描述了来自肯尼亚的碧玺中的乌桑巴拉效应,后在肯尼亚产地的石榴石中看到了同样的效应。

除此之外,柱晶石、堇青石、绿帘石、红柱石等宝石也可具有乌桑巴拉效应。

具有乌桑巴拉效应的石榴石

当“乌桑巴拉效应”遇到“变色效应”

你认为一颗宝石具有“乌桑巴拉效应”已经足够“魔幻”了?

还有比“魔幻”更魔幻的事情就是:同一颗宝石上,乌桑巴拉效应可与变色效应互相作用。

上图为一颗同时具有乌桑巴拉效应和变色效应的柘榴石,从日光(棕绿色)到白炽灯(红色)的颜色变化。其中,日光下腰围周围的红棕色刻面反射是乌桑巴拉效应的结果。

拥有一颗具有这样双重光学效应的宝石,对于宝石爱好者来说,简直是叠加buff的双倍快乐。

J先生说:
读完文章,宝石中神奇的乌桑巴拉效应(Usambara effect)你get到了吗?
如果你是宝石矿物标本收藏爱好者,不妨入手这样一颗与众不同“玩具”吧~
还想了解哪些宝石中“神奇”的特性,欢迎评论区留言哦~

(注:本文部分图片源于网络,如有侵权,请联系小编删除~)

参考文献:

《乌桑巴拉效应》刘富康

《The Usambara Effect and other colour-change Effects in Gemstones》

赵梓彤 . 宝石内部的光路长度对其颜色呈现的影响 [J]. 中国宝玉石 , 2020, 158: 67-72

Asbjorn H. The Usambara effect and its interaction with other colour change phenomena[J]. The journal of Gemmology, 2006, 30(1): 1-21.

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发布于:山东省
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