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时尚你最懂|听说过usambara效应吗？，宝石冷知识：听说过变色效应

我们知道有些宝石具有变色效应 ， 即在白炽灯下显示红色 ， 在日光灯下显示绿色 ， 例如金绿宝石中的变石、蓝宝石、石榴石等 。 还有一些宝石具有二色性 ， 即在不同的方向观察 ， 宝石具有不同的颜色 ， 例如坦桑石、碧玺等 。
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具有变色效应的金绿宝石 ， 即变石 。
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具有多色性的坦桑石 。
其实 ， 少数宝石还可能具有一种很少有人知道的性质 ， 便是usambara效应 。 同一种宝石 ， 其厚度不同 ， 可显示不同的颜色 。
1849年 ， Haidinger在使用二色镜观察具有三色性的金绿宝石时发现：在日光下 ， 被观察的金绿宝石的三色性为不同种类的绿色；在灯光下 ， 它的三色性为橘黄色（最浅）、祖母绿色（最深）以及红紫色 。 但是在三色性的红紫色中发现了一种神奇的现象 ， 在宝石较薄的部分为带有紫色调的绿色 ， 在宝石较厚的部分为红紫色！
1961年 ， Webster在观察一种来自坦桑尼亚的深绿色碧玺时发现 ， 在较薄的部位是绿色 ， 在较厚的部位为红色 。 当使用二色镜观察时 ， 在较薄的部位有较强的二色性 ， 分别为浅绿色和深绿色；在较厚的部位 ， 为浅红色和深红色 。
后来还有科学家在石榴石中发现了usambara效应 ， 作为光性均质体 ， 石榴石是没有二色性的 ， 这说明usambara效应与二色性是宝石两种不同的性质 ， 但是有些卖家会把这种效果错认为宝石的二色性或者变色效应 。
还有一种有趣的玩法：使光透过一片较薄的具有usambara效应的绿色碧玺 ， 看到碧玺呈现绿色；如果将另一片较薄的具有usambara效应的绿色碧玺放在它的上面就呈现红色了 。
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图片来源《TheUsambaraeffectanditsinteractionwithothercolourchangephenomena》
把一块绿色碧玺放在另一块绿色碧玺上时 ， 绿色的碧玺变红 。
这是为什么呢？
根据Lambert法则：I(z)=Io*exp(-a*z) 。
其中Io表示进入宝石的光的强度 ， I(z)表示穿过厚度为z ， 吸收系数为a的宝石的光的强度 。
如果Io变为1/2Io ， z变为2z ， 那么I(z)就会变为1/4I(z) 。
宝石的厚度越大 ， 那么通过宝石的光的路程就更长 ， 也就是光程更长 。 随着光程的增加 ， 虽然透光能力总体上是逐渐减弱的 ， 但是如果透过的绿光强度减弱得比透过的红光强度逐渐增强 ， 那么我们就会看到红色！
这种现象在宝石中不是很常见 ， 但是在有机染料领域却是很常见 。 而且有科学家还发现叶绿素也有这种效应 。 使用透射光照射叶绿素的丙酮溶液 ， 如果溶液是一个薄层就为绿色 ， 如果溶液深度增加将会显示红色 。
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左边深5mm的叶绿体溶液 ， 右边深15mm的叶绿体溶液 。
鉴于叶绿素具有这种性质 ， 如果使透射光穿过2-3片绿叶来观察具有usambara效应的绿色碧玺时 ， 就可能观察到红色 。
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透射光照射放在2-3片绿叶上的深绿色碧玺 。
这个宝石冷知识你学会了吗？
参考文献：
【时尚你最懂|听说过usambara效应吗？，宝石冷知识：听说过变色效应】AsbjornHalvorsen.TheUsambaraeffectanditsinteractionwithothercolourchangephenomena.Thejournalofgemmology.30(1).2006:1-21.


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