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弧面宝玉石折射率方法测定

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-16 浏览次数:90
弧面宝玉石折射率方法测定

折射仪(Refractometer)又称“折光仪”,是测定透明宝玉石折射率的仪器,而不同宝玉石的折射率值则是对其进行科学鉴定的主要依据之一。因此,折射仪在宝玉石成品的鉴宝中是一种很重要的技术手段,应用甚广,特别是属于“无损伤鉴定”的范围。宝玉石研究和鉴定中所用的折射仪(图10—25)是根据光的全反射原理设计和制成的。

  如前所述,所有从光密媒质射入光疏媒质的光线,当其入射角小于临界角时就要发生折射,入射角大于临界角时则要发生全反射。据此,乃创制了折射仪。它实际上是用来测量宝玉石的临界角,并把其读数直接换算成折射率值的一种仪器。其构件主要是由高折射率(大于1.81)的铅玻璃或稀土玻璃经磨光制成的半球形的工作台(半球平面向上)、标尺(刻度尺)、目镜、偏光片等,工作原理如图10—26所示。当光线从折射仪的前方照射到高折射率玻璃半球上,遂透过此半球而到达高折射率浸油(接触液)与检测宝玉石的接触部位,并由宝玉石产生全反射。这时光线乃照射到法线另一例的高折射率玻璃、透镜、标尺、直角全反射玻璃棱镜上。棱镜则将被测宝玉石的临界角边绝对焦于目镜,最后到达鉴定者的眼睛,进而从标尺上直接读出被测宝玉石的折射率值。原来,以临界角为界,在全反射区内,即法线的一侧形成了一个明亮区。而在入射角小于临界角的区域内,由于没有光线的反射,故在反射侧形成了一个阴影区。这样,鉴定者就可以通过目镜看到以临界角为界线的明暗两部分。

  当然,如果反过来说,这个明暗界线也可以反映出临界角的大小。如果其角度可测,则被测宝玉石的临界角就可以求出来。但是,因为目测角度很不方便,故在设计和生产折射仪时就预先把角度与折射率值进行了换算。鉴定者只要能准确地读出标尺上的刻度,就可以直接得到被测宝玉石的折射率值。长期实践和研究表明,宝玉石折射仪的使用必须注意五个方面。

  (1)不同折射率的宝玉石具有不同的临界角,为折射仪工作原理的核心。一般低折射率宝玉石的临界角大,视域内所见的阴影区的范围比其明亮区的范围小;高折射率宝玉石的临界角小,视域内所见阴影区的范围比其明亮区大。这就说明,视域内阴影区与明亮区的分界面完全由被测宝玉石临界角的大小来决定。

  (2)宝玉石与玻璃半球必须具有良好的光学接触。将被测宝玉石直接置于玻璃半球上是得不到读数的,一般要在玻璃半球上滴上接触液,再将宝玉石置于接触液上,方能形成良好的光学接触,并获得理想的读数。最常用的接触液为含有四碘乙烯的二碘甲烷饱和溶液。纯二碘甲烷的拆射率约为1.74,若加入硫以提高其饱和点,折射率值可增加到1.79左右;若再加入18%的黄色结晶四碘乙烯,其折射率值便可达到1.81而成为常用的接触液。惟这种接触液腐蚀性强,在尽快地测到宝玉石折射率的数值后,应立即将玻璃半球上的接触液彻底清除干净,以避免它受腐蚀或损伤。

  (3)选用合适的照明光源。当使用日光或普通的电灯光源照明时,显示折射仪读数的狭窄光谱以蓝—绿色为主,并带有一条很窄的黄色谱带。如果在黄色与绿色谱线的分界处读数,那么,其读数将与宝玉石折射率表中的数据极为接近(折射率表上的数据通常是对钠光而言的)。如果把光的入口盖上,则光线将直接从上面或后面通过被测宝玉石。这时标尺上高读数的一边将呈现出黑色,通过其上黑白之间的一条红色谱线即表示读数位置的所在。显然,由于玻璃半球的折射率高,色散很强,故使折射仪视域内的读数处常常不是一条清晰的线(实为彩色谱带),以致折射率值的读数不难确或不够准确。为了解决这个问题,可以采单色光(Monochromatic light)源照明。最好的单色光源为钠光灯,它能发出波长为589nm的单色光,从而使标尺的明暗差异更为明显。由于光线为单色,故不会有光谱干扰其清晰的读数,这时读数可以精确到+-O。001。如果被测宝玉石有双折射性质,则在大多数刻面上可以测得两个折射率值。不过必须注意,单色光只能使在白光中可能见到的读数更清楚,在白光中得不到的读数在单色光中也不可能得到。除了专用的单色光源外,亦可采用加红色滤色镜的方法以消除读数处的彩色谱带。

  (4)被测宝玉石的折射率必须小于玻璃半球和接触液的折射率。如上所述,玻璃半球的折射率一般为1.8l,接触液的折射率亦为1.81,故折射仪只能测定折射率低于1.80的宝玉石。当宝玉石的折射率超过1.80时,折射仪就不能对其进行测定,这时需采用反射仪。

  (5)被测宝玉石必须有一个已被抛光的平面或曲面。其抛光面愈大,光洁度愈好,则宝玉石折射率测量的精度就愈高。

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