有些珠宝玉石的颜色既不是所含致色化学元素或致色离子形成的自色，也不是由于外来机械混入物、包裹体或晶格缺陷等导致的，而是由于某些几何光学和物理光学原因造成的，我们称之为假色。比较典型的有钻石的火彩、欧泊的变彩、月光效应、金星效应、星光效应、猫眼效应、拉长石变彩、珍珠晕彩等。这些现象都是由于珠宝玉石对光线的反射、折射以及光的衍射、干涉等产生的，并不是珠宝玉石本身的颜色。

图3-7　日光石戒面

（张蓓莉，2006）

图3-8　水晶中的褐红色金红石包裹体

1.色散与珠宝玉石的火彩

前面已经提到，当光线从空气向珠宝玉石传播时，光速会发生变化，珠宝玉石的密度比空气的大，所以，光在珠宝玉石中的传播速度比空气中的慢，光线在珠宝玉石中就会发生折射。不同珠宝玉石的密度不同，光在其中的折折程度也不同，所以，不同性质的珠宝玉石有不同的折射率。而对同种珠宝玉石来说，不同单色光通过珠宝玉石时产生的折射率也不同。我们把由于折射率不同，使单色光发生偏转分离的现象称为色散。在珠宝玉石学中，常用紫色光和红色光的折射率之差来表示色散值。不同的珠宝玉石的色散值不一样，如金刚石的色散值为0.044，红宝石的色散值为0.018。通常，珠宝玉石的折射率越大，其色散值也越大。

透明无色的宝石在被打磨成刻面型宝石时，实际上就相当于形成了多面棱镜。由于面的分割作用及从不同面上透射出来的色光不同（图3-9），无色宝石好像变成了闪耀彩光的宝石，这样的彩光俗称“火彩”，宝石产生火彩现象俗称“出火”。宝石的色散值越大，越易产生火彩。色散大的宝石，如果刻面款式的面角比例打磨适当，可出现强火彩，如钻石、锆石、尖晶石等。

2.散射与珠宝玉石的星彩

当阳光透过窗户射入室内时，可以看见一道道光柱。仔细观察，可以看到在光柱中存在无数做不规则运动的尘埃颗粒，尘埃越密，光柱越明显，通常这种现象被称为“散射”，散射后的光称为散射光。

图3-9　珠宝玉石的色散

英国科学家通过实验证明：微粒所产生的散射强度与波长有关，蓝光（波长短）的散射强度比红光（波长长）的要强得多。一般来说，若散射粒子的粒径在1～300nm之间，粒子都可以发生很好的蓝色—紫色散射，散射后的透射光会减弱，即部分光线被吸收，称为消光；被吸收的部分（蓝光—紫光）从其他方向被散射出来。

如果散射粒子的粒径大小接近或大于光波波长（400～700nm），此时所产生的散射称为米氏散射。米氏散射强度与波长的相关性不大，在大多数情况下，散射光呈白色，如一般不透明的白色石英。只有当散射粒子大小在λ～2λ（λ为可见光波长）之间，且粒子大小分布均匀、呈圆球形时，散射光才呈现出各种颜色，主要是红色和绿色。目前这种结构的珠宝玉石很少见，黄色或米黄色月光石可能具有此结构。

（1）散射与月光效应。微细的固溶体结构、微包裹体（气液包裹体或固体包裹体）结构或均匀分布于珠宝玉石结构中的点缺陷（杂质原子、粒子、空穴）及晶体位错、孔隙等，都可以使珠宝玉石产生散射现象。当各种散射粒子（或缺陷）的大小小于300nm（处于紫外区）时，就可以产生蓝色或青色散射光，散射光的强度与散射粒子的密度及散射层的厚度有关。比较典型具有这种散射特征的珠宝玉石就是优质月光石，其散射光呈蓝色，散射粒子为超微细的长石固溶体。当把月光石打磨成圆的“馒头”状时，由于聚光作用，蓝色散射光可以集中于宝石顶部的一小片区域内，并形成极强的蓝色散射光，称为月光效应（图3-10）。

如果散射粒子的粒径大小大于700nm（处于红外区），则产生白色米氏散射。具有这种散射粒子的月光石（“馒头”状）也可以产生明亮的乳光，如有些芙蓉石、刚玉、尖晶石、蛋白石等。但它们的月光效应比优质月光石的要差很多。

图3-10　优质月光石

（张蓓莉，2006）

月光石一般是碱性长石，是由富钾和富钠的长石交替平行层形成的一种集合体。月光石的层间厚度通常为50～1000nm，较薄的层可以发生散射现象。斜长石也可以形成同样的散射光，称为冰长石效应。

（2）散射与猫眼效应、星光效应。珠宝玉石中的猫眼效应和星光效应实际上都是米氏散射的结果，只是散射粒子不像月光石中的那样呈均匀随机分布着，而是按一定方向有规律地分布着，且散射粒子多为较大的针状包裹体（粒径大小≥1μm）。当散射粒子沿一个方向排列时，散射光经打磨成弧面形的珠宝玉石聚光而形成窄亮的猫眼光，有此种现象的珠宝玉石种类很多，如金绿猫眼（图3-11）、碧玺猫眼、绿柱石猫眼、石英猫眼、磷灰石猫眼、透辉石猫眼等。当散射粒子沿两个方向（垂直）分布时，就形成4道星光或叫十字星光，如星光辉石、星光绿帘石等；当散射粒子沿3个方向排列（夹角为120°），则可形成6道星光，最典型的是星光红宝石和星光蓝宝石（图3-12）。

图3-11　金绿猫眼宝石

图3-12　斯里兰卡星光蓝宝石

不论是猫眼效应，还是星光效应，它们的散射粒子大多为针状或管状包裹体（有气-液包裹体，也有固体包裹体）。如碧玺猫眼的散射粒子是针管状气-液包裹体，而星光红宝石和星光蓝宝石的散射粒子是很细的金红石（TiO2）针状固体包裹体。

3.光的干涉、衍射与珠宝玉石的变彩、晕彩(www.daowen.com)

（1）光的干涉（非光谱色）。指波长相同、传播方向一致的两束光在相遇时所产生的一种明暗相间的干涉条纹现象。如果两束单色光沿同一光路传播，当它们有完全同步的波峰时，就会产生光波相长，波振幅增加1倍，这个过程称为相长增强，产生亮光[图3-13（a）]；如果两束光波不同步，其波相位正好相差半个波长，则会出现光波相消，波的振幅为0，亮度衰暗，这个过程称为相消删除[图3-13（b）]。由此，便产生明暗相间的条纹现象。

图3-13　光波相长（a）和光波相消（b）示意图

（张蓓莉，2006）

（2）变彩效应。是由于光的干涉而产生的，如变彩拉长石是由拉长石的聚片双晶引起的。两种在成分上略有差异的类质同象系列的长石（钾长石和钠长石）在低温下发生不混熔而形成的。每种长石单晶片的厚度很薄，接近光波波长。同时，两种长石相间排列时，造成折射率的变化，使部分光在双晶面上选择性地反射，从而产生干涉现象（图3-14）。

（3）晕彩效应。由于珠宝玉石中的裂纹、解理或裂纹中充填了空气或水分，构成一种类似于石英楔的结构，而石英楔的厚度在一定方向上具有大小的变化，因此产生干涉条纹（彩虹）。这种现象有时也可以用于判断裂纹、解理面和裂理面的存在。加热后快速冷却珠宝玉石时产生的裂隙常会引起干涉现象，产生干涉色，如炸裂石英。

珍珠的晕彩与碳酸钙的两种同质异构体（文石和方解石）呈同心层状交替叠加有关，入射光在交替层间表面被反射，反射光与入射光干涉而产生漂亮的干涉色，即珍珠光泽。

（4）光的衍射。衍射是干涉的一种特殊类型，当光线通过极小的孔（孔径＜10-4m）后，出现一系列明暗条纹（单色光源）或彩色条纹（白光光源），条纹的边缘没有明显的边界，这就是光的衍射现象。如果衍射光不是一条，而是许多条（每厘米上万条），那么就会形成光栅衍射，形成光栅光谱（光谱色）衍射。衍射效应是散射与干涉共同作用的结果。白光经排列规则的光栅衍射时可形成连续光谱。

（5）欧泊变彩。欧泊由硅质球粒组成，球粒大小均匀，通常成立方紧密堆积。衍射现象形成于球粒之间的空隙。球粒的大小、定向方式及空隙大小的不同，会产生不同的色彩，形成漂亮的彩斑（图3-15）。在一个斑点小区域里，欧泊是由一种大小相等的微球粒呈层状有规则排列而成的。这些微球体构成了三维光栅，光线在通过这些光栅后，发生干涉而产生变彩。

图3-14　拉长石的变彩

（张蓓莉，2006）

图3-15　澳大利亚黑欧泊原石

微球体的直径D不同时，第一级反射的光波波长则不同：当D＜138nm时，只有紫外辐射被衍射；当D=138nm时，紫色出现于第一级反射中；当D=241nm时，出现一级红色到一级紫色的各种颜色，这是质量最好、变彩最丰富的欧泊；当D＞333nm时，衍射仅限于红外光，此时欧泊不出现变彩。因此，当D在138～333nm之间时，会出现不同颜色的变化。当微球体大小不等或分布杂乱时，就会出现白色的米氏散射而无变彩现象。天然欧泊通常是不同大小颗粒的集合体，每种颗粒由许多球粒组成一个三维光栅，因此在一个欧泊抛光面上，可以看到一些由小片颜色区组成的彩图。