摘要：多色性是指某些非均质透明有色宝石特殊体色效应，即从不同角度观察显示不同体色，分二色性和三色性，按颜色或色调深浅亦分为强、中、弱、无。本文系统论述了宝石多色性的概论、光学机理，二色镜、偏光仪的结构、原理及操作方法，以及在观察宝石多色性中的应用：判断宝石的光性，鉴别某些外观相似的宝石种，以及区分天然及合成红宝石。因宝石光性特征、裂隙、杂质包裹体的复杂多变，多色性的特殊观测现象须具体分析。宝石的多色性很少是诊断性的，常作为一种辅助测试，与折射仪等其它仪器测试结果相互补充印证，以提高宝石鉴定的准确率。

关键词：多色性；光学原理；二色镜；偏光仪；宝石鉴定

一、宝石多色性的概念及光学原理

多色性是某些透明半透明的有色宝石所拥有的特殊体色效应，即从不同方向观察宝石材料呈现不同颜色或色调。如蓝宝石晶体顺其柱体处长方向呈蓝绿色，垂直延长方向呈蓝色。又如堇青石具有极强的多色性，其原石体色为蓝紫蓝色，转动堇青石肉眼观察即可见到至少两种反差较大的颜色色调：深蓝色和灰褐色（图1）。

多色性给有色宝石增添了观赏的亮点，但并非所有宝石都能显示多色性。只有透明半透明的非均质体有色宝石材料才可能显示多色性。具体来说，根据材质光性特征将宝石分为均质体、非均质体和多晶质集合体（玉石）。从理论上讲，均质体、集合体类宝石均无多色性，只有非均质体有色宝石才显示多色性。其原理解析如下：自然光在垂直光波传播方向的平面内，沿各个方向都有等振幅的光振动，但当其进入非均质体宝石时，非均质体因各向异性而发生双折射，光线被分解成振动方向相互垂直、传播方向不同的两束偏振光（图2），因材料对这两束偏振光吸收不同，吸收后的混合残余色光亦不相同，因而能看到两种颜色。相反，当自然光进入均质体宝石材料中，由于均质体具各向同性，即在各个方向上的性质相同，则只发生单折射（图2），而不能将其分解两束光，未改变入射光的性质，因而不存在多色性。同理，多晶质集合体亦不能将入射光线分解成两束，无法观察到多色性。

多色性是一个总体术语，分二色性和三色性。非均质体材料分一轴晶、二轴晶。其中一轴晶材料显示二色性，二轴晶材料显示二色性或三色性。

换言之，显示三色性的为二轴晶宝石，显示二色性的可能是一轴晶或二轴晶宝石。多色性不仅有不同颜色或色调之分，而且有颜色深浅或强弱之分，据此可分为强、中、弱、无四个级别。例如：绿色碧玺的多色性可综合表述为：二色性，强，绿∕深褐色。褐红色红柱石的多色性为：三色性，强，黄绿∕绿∕红褐色。

二、观察多色性的方法技巧

在宝石鉴定及研究中，观察宝石多色性常用到两种仪器，即二色镜和偏光仪。

（一）二色镜观察宝石的多色性

二色镜由玻璃棱镜、冰洲石菱面体、透镜、通光窗口、目镜等部分组成（图3）。其中最关键的构件是冰洲石菱面体，冰洲石属双折射率（DR：0.172）极大的非均质体材料，它能将一束光分解成两束偏振光，并能使两束偏振光在目镜的两个方形窗口中并排成像，显示为两种颜色，因而可观察到多色性。

二色镜测试宝石时，须用白光透射样品，同时将二色镜紧靠宝石，以保证进入二色镜的光为透射光，眼睛靠近二色镜，边转动二色镜边观察二色镜中两个窗口的颜色差异，转动二色镜一周后，应变换宝石的方向，继续转动二色镜观察颜色变化，这样变换宝石的方向2～3次后，记录观察到的两个窗口颜色变化的情况。在整个观察过程中（图4），若目镜窗口中共显示三种颜色，则表明宝石为二轴晶，如坦桑石、堇青石；若共显示两种颜色，则宝石可能是一轴晶或二轴晶，如红宝石、橄榄石等；若不显示多色性，则可能出现三种情况：①宝石为多晶质集合体，如玉髓、翡翠等；②宝石为均质体，如石榴石、尖晶石等；③宝石为非均质体，但观察方向与该宝石材料的光轴方向平行，如碧玺属中级晶族三方晶系的宝石，其光轴C轴与最高次对称轴L3一致，当沿碧玺中L3方向观察，转动宝石或转动二色镜镜筒均无多色性，但只要变换宝石的方位，避开光轴方向观察，则出现多色性。

此外，二色镜观察多色性有以下几种特殊情况须具体分析：

①某些有色非均质体宝石，从多角度观察均无多色性，比如红宝石、祖母绿等。这主要是因为红宝石、祖母绿一般裂隙发育、多杂质，对进入宝石的光进行复杂的散射、折射及分解，因此观察多色性较为困难。

②颗粒较小的宝石，从多角度观察均无多色性，这是普遍存在的现象。此时应可辅助折射仪测试是否为双折射，间接判断多色性。

③折射仪测试下已经判定宝石是双折射（非均质体），且宝石有色、透明、内部干净，但是无法观察到多色性。这是因为并非所有非均质体有色透明宝石都能观察到多色性，例如，黄绿色透明的橄榄石多色性很弱，常难以观察到。

（二）偏光镜观察宝石的多色性

偏光镜主要功能是鉴别宝石属均质体、非均质体或多晶质集合体外，亦用来观察多色性。它是由上、下偏光片、光源、玻璃载物台等部件构成（图5）。与滤色镜类似，偏光镜也只针对透明半透明的有色宝石，不透明宝石则不无法观察多色性。具体方法是，打开电源开关，转动偏光镜的上偏光片至单偏光位，即上下偏光振动方向平行，这时透过下偏光片的单偏光全部透过上偏光镜，视域呈全亮（图5）。此时将宝石放到载物台上，从2～3个不同的方向上转动宝石对其进行观察，如果有颜色变化，说明其具有多色性。综合不同方向观察到的颜色，可给出宝石大致的二色或三色性的颜色。若转变不同方向观察均無任何颜色变化，则表明无多色性。

须特别注意的是当非均质体宝石光轴与偏光镜载物台台面方向垂直时，转动宝石无多色性。例如：紫晶属一轴晶，有唯一的光轴C轴与最高次轴L3方向一致，若该光轴方向与载物台台面垂直，观察者顺着光轴观察则不显二色性，同理，如金绿宝石属二轴晶，有两根光轴OA轴，当其中一根光轴与载物台台面垂直（另一根光轴与载物台斜交）时，亦不显示多色性。可见，非均质体有色宝石有一至二个特殊方向上不显示多色性，须变换方位多角度观察才能避免误判。

三、多色性在宝石鉴定中典型应用

（1）辅助鉴别外观相似的宝石种，如红宝石和红玻璃，前者有中等多色性，而后者则无多色性。黄绿色碧玺和橄榄石，前者多色性明显，而橄榄石后者为弱无多色性。

（2）快速鉴别合成及天然红宝石：特别是镶嵌红宝石类饰品效果显著，因镶嵌宝石底部被遮挡住，透光性较差，利用显微镜下观察包裹体的方法难度较大。此时，若垂直台面观察能见到明显橙红色红色的多色性，则基本判定为合成红宝石。若垂直台面无法观察到多色性，则极有可能是天然红宝石。这主要是由天然红宝石与合成红宝石加工定向不同决定的（图6）。红宝石属一轴晶，天然红宝石完整晶体常呈六方柱状、桶状、厚板状，为提高原料出成率，使单个成品个头最大，常使刻面宝石的台面垂直于光轴（C轴，最高次轴L3）定向，这时顺着光轴方向观察则无多色性。合成红宝石（焰熔法）常呈“梨晶”，外形类似开水瓶胆或圆桶状，在晶体形成时，常因内部热应力作用沿光轴（C轴）方向破裂为两半。为提高原料的利用率，其台面常平行与光轴定向，人眼正对台面即垂直光轴观察，则能见到最明显的多色性。

四、结论

多色性是指非均质透明有色宝石具有的特殊体色效应，有二色性、三色性之分，按颜色或色调深浅有强、中、弱、无之分。极少数宝石多色性肉眼即可观察到，如堇青石，绝大部分宝石须运用二色镜、偏光镜观察识别。观察多色性可辅助判定宝石的光性特征，鉴别某些外观相似的宝石种，区分天然及合成红宝石。但因宝石光性特征、裂隙、杂质包裹的复杂多变，须变换宝石方位多角度转动观察，对特殊的观测现象须具体分析研判。宝石的多色性很少作为诊断性结论，通常只用来帮助确定下一步要做的测试或作为一种辅助测试。

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作者简介：余炼钢（1980），男，汉族，湖北黄梅人，硕士，讲师，主要从事矿物宝石学教学及研究工作。