宝石琢型设计与加工工艺学(10)

同理，刻面型宝石是由若干个抛光平面构成的几何多面体，当白光经过其倾斜刻面时，也同样会发生与棱镜分光类似的色散作用，见下图。

色散值是反映材料色散强度的物理量。由于不同波长单色光在同一材料中的折射角不同，必然会反映到它们的折射率也不同，波长较长的红光折射角较大而折射率较小，波长较短的紫光折射角较小而折射率较大。因而，一种材料的色散作用大小，可以用一定波长的紫光折射率与红光折射率的差值来衡量，差值越大，色散作用越强。

　　通常用弗朗霍芬谱线中的G（430.8nm）和B（686.7nm）相当的蓝紫光与红光所测得的折射率之差值作为色散值。以钻石为例：

钻石的G线折射率 = 2.451

钻石的B线折射率 = 2.407

则，钻石的色散值 = 2.451-2.407 = 0.044

色散值是宝石材料的固有光学常数，色散值越大，反映其色散能力越强，产生火彩的潜力越大。在琢型设计中，对于色散值较高的无色或浅色透明宝石材料，应注重开发其火彩潜力。

（2）火彩的形成方式

火彩是刻面宝石对白光的色散作用而产生的光谱色闪烁，色光会随着白光的入射角度不同而变化。假定白光从冠部正向照射宝石，火彩的形成方式可大致分为两种：

①白光从冠部斜刻面出射的色散作用产生火彩

在这种方式中，从冠部斜刻面出射的色散光来自从台面垂直入射的白光。如下图所示，垂直台面进入宝石的白光经过亭部刻面的全反射，最后通过冠部的倾斜刻面射出，这时的入射角不等于0，光线就会发生折射和色散作用，各种单色光因折射角不同而被分解开来，形成火彩。

　　由于光线是从宝石（光密介质）向外即空气（光疏介质）折射，故各种色散光的折射角均大于入射角。火彩的强弱与冠部倾斜刻面的倾角有关，刻面倾角越大，光线的入射角也越大，各种色散光的差异也会随着入射角的增大而增大，色散作用也增强，火彩也越明显。

光线从钻石冠部斜刻面出射时的色散

　　上表是根据钻石在不同色光下测得的折射率数据计算出不同的入射角及其所对应的紫光与红光的色散角（即紫光与红光的折射夹角）。从表中可以看出，色散角随着入射角的增大而增大，当达到临界角时则发生全反射。

　　因此，为了得到更强的火彩，就要使从宝石冠部出射光线的入射角越接近临界角越好。但这可能会产生另一种不利作用，易导致其它部分光线的入射角大于临界角，在冠部刻面处发生全反射，而不能折射出宝石，造成亮度与火彩的损失。

②白光从冠部斜刻面入射的色散作用产生火彩

如下图所示，从宝石冠部正向照射的白光，在倾斜刻面上的入射角不等于0，因而光线要发生折射和色散作用，色散光经过亭部刻面的全反射作用后从台面射出，呈现火彩。

光线从冠部斜刻面射入的色散作用
i - 入射角； r - 折射角；r '- 色散角

在这种方式中，由于光线是从光疏介质（空气）向光密介质（宝石）内入射，根据折射定律，折射角小于入射角，而各种单色光的折射角均被限制在相对较小的折射角范围内，故相应的色散角也较小。

　　仍以钻石为例，根据钻石在不同色光下测得的折射率数据，也可以计算出不同的冠部角及其所对应的紫光与红光的色散角，见下表 。

光线从钻石冠部斜刻面入射时的色散

　　钻石的冠部角一般在30°- 40°之间，所产生的色散角不超过0.2°。而且，亭部刻面对色散光线的反射不会使其色散角进一步扩大。所以，这种方式所产生的色散作用相对较弱，火彩也较弱。

需要注意的是，火彩和亮度是一对矛盾，这两种光学效果都与刻面宝石的全内反射作用有关，全内反射的一部分光线由于折射而产生火彩，另一部分光线则产生亮光。因此，不可能在同一个琢型宝石上得到最大的火彩和最大的亮度，在琢型设计研究中只能寻求它们的最优综合效果，即达到所谓的理想状态。

　3、闪 烁

闪烁是指刻面宝石因光源移动，或观察角度的变化，引起刻面对光源的反射呈明暗交替变化的现象。

闪烁的效果与刻面的数量、大小、切磨角度以及光源或观察角度的变化速度等因素有关。一般来说，刻面的数量越多，闪烁效果越好。

　　但是，闪烁程度高的宝石并不一定都很漂亮。因为刻面的数量越多，必然会使各小面的面积变小，切磨角度的变化也越复杂，易导致漏光，影响宝石的亮度和火彩。

所以，闪烁应当是在发挥宝石的亮度和火彩效果的基础上，使宝石更加美丽的一种光学效果。