【原】在偏光镜中间放个小小放大镜,观察漂亮图像之余,还有更大的用途!

珠宝知识255：珠宝考研考证篇（七十二）：锥光镜的使用

 

偏光镜中其实还有一个非常重要的小部件，就是锥光镜，或者叫做干涉小球，它的本质实际上是一个小小的放大镜，会对光线起到一定的聚集作用，因此光线不再平行传播，而是变成形状为锥形，这就是“锥光镜”名称的由来。此时借助结合消光与干涉效应的综合作用，会呈现一种特殊的图案，我们称之为干涉图，这就是“干涉小球”名称的由来。

干涉图的观察主要是用来观察光性非均质体单晶类宝石，因此在观察之前要确定宝石的光性特征，然后再结合锥光镜的观察，进一步的确定宝石的轴性特征。一轴晶与二轴晶宝石的干涉图是不同的，下面我们进行一一介绍。

一轴晶干涉图

 

一轴晶的干涉图为一个黑十字，黑十字的两条黑带宽度是相等的，中心为光轴的出露位置。围绕黑十字的中心出现多圈的干涉色圈，并且越向外，干涉色的级序越高、色圈越密、黑带的边缘部分越宽，并且在旋转宝石的过程中，干涉图的图形是不会发生变化的。

在一轴晶干涉图中，有一个特例，那就是水晶，水晶具有旋光性，也就是说偏振光的振动方向是随着光线在水晶中的传播而发生规律性的旋转的，有些水晶为左旋，有些水晶为右旋，水晶的这种旋光性就会造成光线通过水晶的光轴方向之后，其振动方向并不是与上偏光片相互垂直的，因此水晶的干涉图的中间是亮的，我们称之为中空干涉图，或者叫做“牛眼干涉图”。

当水晶具有双晶的时候，尤其是一些紫水晶，双晶的单晶分别为左旋与右旋，最终导致干涉图的中心会呈现四叶螺旋桨状的黑带。

 

二、二轴晶宝石

二轴晶的宝石具有两个光轴，因此干涉图相对较为复杂。如果能够在一个视域中同时观察到两个光轴，此时观察到的干涉图称之为“双光轴干涉图”，其形态是由一个黑十字，再加一个倒八字“∞”组成的，黑十字的两个黑带的粗细是不相同的，这一点与一轴晶宝石不同，另外，倒八字“∞”两个圆圈的中心为两个光轴的出露位置，色圈围绕光轴分布，越向外，色圈越密，干涉色的级序越高。

这种干涉图，会随着宝石的旋转而发生变化，黑十字会从中心分裂成两个弯曲的黑带，此时的形态类似双曲线，因此又称之为“双曲线干涉图”。继续转动时，弯曲的黑带又会合成为黑十字。

有些二轴晶宝石两个光轴之间的夹角相对较大，因此无法同时观察到两个光轴同时出现在视域中的现象，或者由于观察角度的问题，仅能在视域中观察到一个光轴的出露点，此时观察到的干涉图为一个直的黑带以及卵形干涉色色圈组成，同样的，色圈越向外越密，干涉色色级越高。黑带随转动宝石的过程中，会逐渐变得弯曲，继续旋转，又会变直，如此往复。

刚刚为大家展示的干涉图如何才能观察到呢？

在介绍干涉图的时候，我们强调了“光轴”的出露位置，一轴晶干涉图中黑十字的中心为光轴的出露位置，二轴晶干涉图中倒八字“∞”圆圈的中心为光轴的出露位置，因此在观察干涉图的时候，一定要对宝石进行定向，光轴本身就是一个较为特殊的方向——非均质体宝石不发生双折射的特殊方向，因此可以首先通过旋转宝石，找到那一个在偏光镜下出现全暗现象的特殊位置，就是宝石光轴出现的位置。

另外，我们常见的宝石，都会呈现一定的琢型，比如说弧面型、刻面型等等，整体上讲，宝石本身也是一个具有凸透镜形态的物体，也会伴有锥光镜的用途。所以在观察时可以寻找宝石彩色的干涉色，在颜色最密集的位置上加上干涉求，就可以观察到宝石的干涉图了。

 

但是并不是所有的宝石都能够快速的找到相应的位置，通常情况下，双折射率较小的宝石比双折射率较大宝石更容易定向。例如磷灰石，折射率为0.003，只要光轴与偏光片之间的夹角大于50-60°就可以，并不一定要严格的将光轴与偏光镜垂直，就可以观察到干涉图，但是对于双折射率为0.059的锆石，必须与偏光片的夹角在75-80°以上，干涉色才会出现。

确定宝石的光性特征是偏光镜最为重要的用途，除此之外，偏光镜还可以用来观察宝石的多色性。具体方法如下：

1、转动上偏光片，视域呈全亮

之前在使用偏光镜的时候，是要将上下偏光片的振动方向相互垂直，但是在测定宝石多色性的同时，要将视域调整成全亮。

2、将宝石放置在载物台上

转动宝石，并观察颜色的变化，如果宝石具有颜色的变化，则表明宝石具有多色性。但是为了数据的准确性，需要综合不同方向上观察颜色，可以得到宝石大致的二色性和三色性的颜色。

下图为黑云母在偏光显微镜中观察到的多色性

对于多色性较弱的宝石，偏光镜不易观察，再加上偏光镜观察多色性是操作较为复杂，不如二色镜（专门观察宝石二色性的仪器）方便与直观，因此利用偏光镜观察宝石的多色性，并不常用。下图为碧玺在二色镜下观察到的结果，我们可以在同一个视域下观察到两个不同的颜色，更加直观、方便。

 

关于偏光镜的相关知识我们就已经介绍到这里了，让我们总结一下偏光镜的用途以及注意事项

1、快速的确定宝石的光性特征

现象	结论	举例
全暗	均质体	欧泊、钻石、尖晶石、石榴石、琥珀、萤石等
异常消光	均质体
四明四暗	非均质体单晶类宝石	水晶、碧玺、红宝石、蓝宝石、祖母绿、金绿宝石
全亮	分均质体集合体	玉髓、和田玉、翡翠、玛瑙等

2、确定宝石的轴性

现象	结论	举例
黑十字干涉图	一轴晶宝石	碧玺、磷灰石、祖母绿、红宝石、蓝宝石等
牛眼干涉图	一轴晶宝石	水晶（无双晶）
螺旋桨状干涉图	一轴晶宝石	水晶（含双晶）
双曲线干涉图	二轴晶宝石	橄榄石、托帕石、金绿宝石等

 

当我们观察到黑十字的时候，首先要注意，不要将一轴晶干涉图与异常消光所见到的黑十字相混淆，一轴晶干涉图中的黑十字周围是存在干涉色的，并且越向外，干涉色的级序越高，色圈越密，这一点与异常消光中的黑十字是有着很大区别的。

当观察到一场双折射的时候，或者无法确定引起四面四暗的现象的具体原因时，比如说石榴石容易出现假四明四暗现象，此时为了能够得到更精确的数据，最要利用二色镜、折射仪等仪器综合判定。

3、无法确定正负光性

我们要注意，偏光镜虽然能够确定宝石的光性特征，但是并不能够确定宝石的正负光性。在晶体光学中，需要在偏光显微镜下，借助试板才能够达到确定轴性的目的，宝石偏光镜的结构相对简单，是无法达到这样的目的的。在宝石的常规仪器中，也仅有折射仪能够确定宝石的正负光性。

4、确定轴性的宝石，一定是非均质体的单晶类宝石

确定轴性主要是利用宝石的干涉图来综合判定的，因此必须是非均质体宝石，对于玉石来讲，矿物的组成较为复杂，并且排列是杂乱无章的，同样无法判断矿物的轴性特征。所以，想要判定宝石的轴性，必须确定该报事非非均质体的单晶类宝石。

5、正交偏光镜使用的注意事项详见上一篇文章，在此不再赘述。

 

好了，关于偏光镜中锥光镜的使用，就分享到这里，希望对大家有所帮助。