六、钻石的光学性质

1．钻石的颜色

钻石的颜色总体上可分成三个系列：无色至浅黄（灰）色系列、褐色系列和彩色系列。

（1）无色至浅黄色系列钻石。包括无色、近无色、微黄白至明显浅黄色调的钻石，自然界产出的绝大多数钻石属于此系列。

（2）褐色系列钻石。包括浅褐色至深褐色的一系列钻石（图1-7）。

（3）彩色系列钻石。指具有特征色调的钻石，彩色钻石可呈现可见光光谱中的所有色调，包括黄色、粉红色、蓝色、橙色、红色、绿色、紫色等，其中最罕见的是红色（图1-8～图1-10）。大多数彩色钻石颜色发暗，颜色艳丽的彩色钻石，是极为罕见的。彩色钻石是由于少量杂质元素氮（N）、硼（B）和氢（H）原子进入钻石的晶体结构，形成各种色心而产生的颜色。另一种原因是晶体塑性变形而产生位错、缺陷，对某些光能的吸收而使钻石呈现颜色。彩色系列钻石自然界产出极少，价值很高。

2．钻石的光泽、透明度和折射率

钻石具有典型的金刚光泽。纯净的钻石是透明的，但由于常有杂质元素进入矿物晶格或有其他矿物包裹体的存在，钻石可呈现半透明，甚至不透明。钻石的折射率为2.417。

3．钻石的火彩

当白光进入钻石，并在钻石内部传播时，由于不同波长的光在钻石中的折射率不同，白光就会折射成在微小角度范围内依次散布的红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色霓虹般光彩，呈现光辉灿烂和晶莹似火的光学效应，这种现象称为钻石的色散（图1-11）。这种强烈的色散现象，是钻石最珍贵的特征之一，是任何其他宝石和玉石所望尘莫及的。所以钻石是唯一的集高硬度、强折射率和高色散于一体的宝石品种，这也是它能成为宝石之王的原因所在。钻石具有高的色散值0.044，宝石工匠利用这一特性，按照一定比例进行切割、琢磨和抛光后，钻石的表面呈现出五颜六色的晶莹似火的光学效应，称为钻石的“火彩”（图1-12、图1-13）。

4．钻石的吸收光谱

无色-浅黄色系列的钻石，在紫区415.5nm处有一吸收谱线。褐色系列钻石，在绿区504nm处有一吸收谱线。有的钻石可能同时具有415.5nm和504nm处的两条吸收线。天然蓝色钻石，无明显可见光吸收谱线。

5．钻石的发光性

钻石在紫外线、阴极射线和X射线照射下，具有不同的发光特征。

（1）紫外荧光和磷光。钻石在紫外线照射下，通常长波下发出的荧光强于短波下发出的荧光。长波紫外线照射下荧光由无到强，颜色可呈浅蓝色、蓝色、黄色、橙黄、粉红色、黄绿及白色的荧光。Ⅰ型钻石以蓝色-浅蓝色荧光为主，Ⅱ型钻石以黄色、黄绿色荧光为主。无色至浅黄色系列钻石，常呈现蓝白色荧光；褐色钻石呈现黄绿色荧光；鲜艳黄色钻石呈现黄色荧光，具有明显强的蓝白色荧光的钻石常具有浅黄色磷光。可以确定，在同等强度紫外线照射下，不发荧光的钻石是最硬的，发出黄色荧光的硬度次之，而发出淡蓝色荧光的硬度最低。在钻石的切割过程中，可以充分利用这一特性。

（2）阴极射线荧光。钻石在高能阴极电子激发下，发出可见光的现象称为阴极发光。具体表现为不同强度的黄绿色和蓝色，钻石内发光区和非发光区、不同颜色发光区分布样式不同，是区别天然钻石与合成钻石的重要因素之一。

（3）X射线荧光。无论何种类型的钻石，在X射线照射下都能发荧光，而且荧光颜色一致，通常呈蓝白色。利用这一特性设计的X射线钻石分选机，在钻石分选中具有很好的效用，既灵敏又精确。