文档介绍：§3宝玉石的物理化学性质
§
水晶和金刚石
水晶
金刚石
一、晶体和非晶体
1．晶体
格子构造:不论晶体外部形态如何，其内部质点（原子、离子、或分子）都是有规律排列的。这种规律表现为同种质点作周期性的特点不同，可将光分成自然光和偏振光。
自然光是一切普通光源所发出的光波，如太阳光和电灯光等，它们是光源中大量分子或原子辐射的电磁波的混合波。混合波中的光振动不是只沿一个方向，而是在垂直光传播方向的平面内的一切方向都有光振动。
自然光的振动与传播方向
通过偏光片的自然光
A．自然光 B．偏光片 C．偏振光
2．偏振光
自然光经过反射、双折射，或通过特制的偏光片以后，改变了光的振动方向，使其成为只在一个固定方向振动的光波，这种光波为平面偏光，简称偏振光或偏光。
三、光的折射、全反射和折光率
折射定律：光由光疏介质到光密介质时，光的传播方向向法线方向折射，入射角大于折射角(γ>β)；光由密介质向疏介质传播时，向远离法线方向折射，入射角小于折射角(γ<β)，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数；入射线、折射线，法线在同一平面内。
光由光疏质向光密质传播图
光由密介质向疏介质传播
2．折光率和全反射
真空中的光速与介质中的光速之比，称为该介质的绝对折光率。通常所说的折光率（refractive index），一般指的就是绝对折光率。由于光在空气中与在真空中的光速非常接近，因此实际上一般以空气中的光速与某介质中的光速之比称为该介质的折光率。
入射角正弦与折射角正弦之比，等于光在入射介质中的速度与折射介质中的速度之比，是一个常数，即折光率
钻石和水晶的折光率分别为：
光由光密质向光疏质传播时，折射光将偏离界面的法线方向，当入射角达到某一临界角度时，折射角将达到90°，折射光延界面传播，这时入射角就是 “临界角”。如果入射角稍大于临界角，入射光就全部反射回原来的密介质中。这种现象称之为全反射。
全反射和临界角
常见的宝石临界角：
钻石24°25´， 红宝石、蓝宝石43°37´，
尖晶石35°36´， 黄玉37°50´, 水晶40°50´
正确切割的宝石
宝石太浅，光从亭部漏掉
宝石太深，光从亭部漏掉
四、光在均质体及非均质体中的传播
1．均质体
均质体也称各向同性体。均质体的宝石，在晶体的不同方向格子构造的排列相同。光在其中传播有两个特点：光从任意方向进入均质体时，各方向光速相等，折光率相等；光在其中传播，光的振动方式不变。自然光进入均质体仍为自然光，偏振光进人仍为偏振光。属均质体的宝石有等轴晶系和非晶质体宝石。
自然光和偏振光在均质体中的传播
2 ．非均质体和双折射
非均质体也称各向异性体，除等轴晶系以外的其他各晶系都属于非均质体。
无论入射光是自然光还是偏光，当进入非均质晶体时，会产生振动方向相互垂直而又同时垂直于光波的传播方向的两束折射光，且都是偏光；同时，两者在晶体中的传播速度除特殊情况外（光轴方向）也不等，相应地便有两个大小不等的折射率，此种现象称为双折射(double refraction)。
自然光射入非均质体后的现象
最大折光率值和最小折光率值间的差值，称为双折射率（birefringence）。
双折射及双折射率是识别宝石的主要特征之一，，因此，-=。
高的双折射率在宝石中的表现
由宝石台面向亭部的底刻面棱角处放大观察，转动宝石就会见到棱线呈现的双影。
方解石的双折射现象
锆石也因为双折射率较高，放大检查时，可明显地看到刻面棱线呈双影。
合成金红石
五、一轴晶、二轴晶
自然光在非均质晶体中传播，一般情况下均发生双折射现象，但也有一个或两个不发生双折射的方向，不发生双折射的方向就是该晶体的光轴方向，也称为光轴。
2．一轴晶
在非均质晶体中，只有一个方向不发生双折射的晶体，称一轴晶。属一轴晶的宝石有四方晶系、三方晶系和六方晶系。
一轴晶晶体有两个折光率No和Ne，其中一个方向保持不变为常光（No），这个方向为光轴方向，它与晶体中的c轴平行一致；另一个折光率随晶体转动有所变化，当振动方向平行于光轴时，其折射率达到最大值（例如在石英等晶体中）或最小值（例如在刚玉等晶体中），称非常光（Ne）。
两者的差值Δ则为晶体的双折射率，