玉石和宝石的发光性

某些玉石和宝石,在外来能量作用下(如紫外线、阴极射线、X 射线的照射、加热、机械力作用等),可以发出各种颜色的可见光波。因此,我们可以利用这一现象鉴别玉石和宝石。这种鉴别最大的优点同肉眼观察玉石的颜色一样,可以不破坏玉器或玉石的完整性。

玉石和宝石的发光性同矿物一样,分荧光、磷光和热发光三种。如果在

外来能量作用下同时发光(去掉照射光源后发光即行消失),称为“荧光”; 如果去掉光源后,被照射的物体仍然会在一段时间内继续发光,则称“磷光”; 因加热而发光者,即称“热发光”。如萤石加热至 300~400℃时,发出浅紫的光,一些碳酸盐矿物加热至 200~300℃时,发出浅粉红色的光,都是热发光。

古今中外传颂的“夜明珠”(亦称“夜光石”、“夜光壁”、“放光石” 等),现在已知是具有强“磷光”的萤石(含硫化砷)、钻石(含碳氢化合物)、粉红色水晶和冰晶石等。李约瑟在《中国科学技术史》一书中提到, 中国古代尤喜叙利亚产的“诳明珠”,别名“孔雀暖玉”,它同印度古代发现的夜明珠“蛇眼石”一样,都是一种含硫化砷的萤石。据记载,最亮的“夜明珠”,在无灯光的黑夜,距它半英尺远可借助“磷光”观看印刷品。1982 年底,我国广东某地发现的“夜明珠”确实存在。因此,我们在考古工作中, 对那些出土的萤石制品,应注意观察是否也有“夜明珠”。据《太平御览》载,李斯上书秦始皇就提到过“夜明珠”(夜光壁)一事。

发光现象与矿物中电子的移动有关,它同矿物含有某些元素杂质以及晶体缺陷关系更大。当能量(如光能)作用于某些杂质元素,其中一部分电子被“激发”,从低能带跃入高能带,当电子从高能带再返回低能带时,将获得的能量以可见光的形式释放出来。

玉石和宝石的各种发光现象不仅可以用来鉴别玉质品种,而且对矿物成因及矿物中微量元素存在状态的研究也有意义。如果同是一种矿物或玉石, 它们在各方面的性质差不多,但发光现象不一样,则说明两者有不同的成因环境或得到不同的变化。从而,为研究和探索其来源地,提供一些依据。这方面的研究以往仅限于对现代玉石和宝石品种的鉴别,现在又引起了考古工作者的兴趣。

关于玉石的具体发光现象,资料不如宝石多,目前只有岫玉、绿松石、青金石有荧光资料。岫玉在紫外线长波或短波照射下,至今尚未发现有荧光和磷光者。绿松石在紫外线长波照射下有荧光,荧光的颜色从淡黄绿色到亮蓝色之间变化,而在紫外线短波照射下,则无莹光和磷光现象;青金石在紫外线长波照射下有突变和条纹状橙色荧光,在紫外线短波照射下,多数呈现淡粉色的荧光。

宝石的发光现象研究和测定的资料较多,现将常见宝石的发光现象列成表 6。

测定荧光或磷光的方法十分简单。只要把要测的古玉器或出土的宝石制品放在荧光仪下照射,即可通过肉眼观察到有无发光现象。我们将荧光的颜色和亮度强弱记录下来,同已知玉石和宝石有发光现象的资料比较,就可以鉴别玉石或宝石种类,对于那些无发光现象的样品则须进行其他方法的鉴别。

表 6 常见宝石发光现象一览表

名称

发光现象

钻石

多数在紫外线长或短波照射下有荧光,荧光呈蓝、绿、黄和淡红色。很多钻石既有荧光又有弱的磷光现象。

红宝石

在紫外线长或短波照射下,有明显的荧光

蓝宝石

蓝色品种无荧光,除斯里兰卡、克什米尔、蒙大郃有些其他颜色的蓝宝石在紫外线长波照射下有红色和橙色荧光 外,产于斯里兰卡含铁高的绿色和黑色蓝宝石在紫外线或

X 射线照射下也可能出现橙黄色的荧光。

绿宝石

在紫外线照射下,只有翠绿色品种(祖母绿)有荧光,荧光时而明显时而弱,呈现红色。其他各种颜色的绿宝石都无荧光。

碧玺

无荧光,但有热电性,加热后一端带阴电,另一端带阳电。

紫牙乌在紫外线照射下无荧光。

尖晶石

粉红色和红色的品种,在紫外线长波或短波照射下都有明 显的红色荧光;淡蓝色和蓝紫色品种在紫外线照射下有绿色的荧光;紫色品种有淡红和橙色的荧光。

水晶

已知粉红色的特殊水晶有磷光。

莹石

莹石一名源于它有荧光,但并非都有荧光。在紫外线长或 短波的照射下,有些莹石有蓝色或绿色的荧光。极罕见的品种, 肉眼可见强磷光,同时有明显的热发光现象。