或許你認識很多寶石，也買過寶石，但你是否仔細研究過寶石的顏色？
琳琅滿目的寶石家族中為何會五彩繽紛、顏色各異？
這背後究竟有什麼樣的秘密？
本文有些長 分為上、下
（此部分為上）
我們在搞明白寶石顏色的秘密之前，首先需要明白一個簡單的物理原理：當白色的可見光（波長為390~770納米）進入到寶石之後，這其中的紅橙黃綠藍靛紫七種不同波長的色光會被選擇性吸收，透射和反射的各種波長的混合色才是我們看到的寶石的顏色。如果某種寶石將入射光全部吸收，那它就會呈現出黑色；如果它對所有波長的色光都均勻吸收一部分，那它就會呈現出不同程度的灰色；如果它對各種色光基本上都不吸收，則為無色或者白色；而大多數情況是，寶石會選擇吸收某些特定波段的色光，從而呈現出吸收光的互補色。
三菱鏡色散
但是，寶石對不同色光的吸收受到多種因素的影響，既有本身物質成分和結構的內因，也有光源、觀察者的位置和角度的外因，總結起來就是寶石的顏色分為三大類：自色、他色和假色。舉個例子：有人說我黑，原因可能與我本身的膚色、所穿的衣服、外界的光線甚至觀察者的位置與角度有關，如果我確實皮膚黑，那這個就是“自色”；如果是因為我穿了一身淺色的衣服而襯托出我很黑，那就是“他色”；如果是因為在晚上觀察我而覺得我黑，那就是“假色”。對於寶石而言，它們究竟有什麼樣的具體表現呢？
自色：
我本如此
如果我問你，孔雀石是什麼顏色的？絕大多數的人都能毫不猶豫地正確回答：綠色。這是因為綠色是孔雀石的基本色，儘管不同產地的孔雀石會略有差異，但基本色不會變，這就是自色。它是由於礦物本身內在的原因所引起的顏色，基本上固定，取決於礦物本身的化學成分及內部結構，是鑑定礦物的重要特徵之一。
孔雀石之所以是綠色的，主要原因在於它含銅。銅離子能使很多礦物和寶石產生藍色或綠色，這樣的離子被稱為色素離子，這樣的元素被稱為致色元素。這些元素必須是寶石本身的固有組分，而不是外來的機械混入物，這才算是寶石的自色。
再比如綠松石，它是一種由水和銅、鋁組成的磷酸鹽礦物，通常還會含有鐵、鋅等，其中的銅離子決定了它的藍色基調，三價鐵離子的存在會使得綠松石顏色發紅、發黃，二價鐵離子則會導致綠松石產生綠色色調。這也意味著，隨著綠松石中鐵含量的增加，其顏色會逐漸由灰藍變成天藍，然後變成藍綠、綠、土黃色。正是由於綠松石中的銅和鐵的含量變化，才使得綠松石產生顏色上的變化。
顏色相對比較單一的橄欖石，常為橄欖綠色，只是在顏色深淺上有所變化，它是一種鎂鐵硅酸鹽礦物。也就是說，橄欖石晶體是由鎂離子和鐵離子共同形成均勻的﹑單一相的混合晶體。隨著鎂、鐵離子含量的變化，橄欖石的顏色會變化，其成分中鐵含量越多，則顏色就越深，從而顯現出黃色、橄欖綠色甚至褐色。
這個道理很簡單，也很好理解。黃鐵礦的淺銅黃色、方鉛礦的鉛灰色、雌黃的黃色等顏色相對固定的礦物和寶石均是如此。
橄欖石
他色：
是別人讓我變得如此
然而，還有很多意外的情況發生，當某種寶石在形成過程中，一些其它“雜質”成分乘機而入，混入到寶石當中，結果造成寶石的顏色發生了變化。
他色可以因礦物中含有染色雜質的細微機械混入物而產生，最典型的例子莫過於紅寶石。紅寶石是剛玉礦物，其主要成分是氧化鋁（Al2O3）。但是，在合適的外界環境條件下，外來的鉻原子（Cr3+）就以類質同象的形式代替了部分鋁原子（Al3+）。有學者對紅寶石進行光譜分析的結果顯示，它對可見光強度最大的吸收峰出現在420納米處（對應於紫色光的波長）和550納米、570納米處（對應於綠色和黃綠色光的波長），雖然對其他波段顏色也有吸收，但強度都較小。因此，紅寶石呈現的顏色為紫、綠、黃色的補色的混和色，即主要為紅色。
剛玉是無色透明的，隨著鉻的摻雜，顏色逐漸由紅變綠
他色也可以是由於微量的雜質元素進入礦物晶格中，造成礦物晶格缺陷，從而引起顏色變化。水晶的不同顏色就是由於存在晶格缺陷所導致的。
有人發現，紫晶被加熱到450～500℃時，紫色會消退並變為黃色，如果對煙晶進行加熱，當其達到一定溫度時，煙晶居然可以褪至無色。這是為什麼呢？
我們知道，礦物晶體的結構是在空間範圍內週期性的重複排列，但有時候，某種雜質的出現會在某一個或幾個結點上將這種重複性排列的晶體結構破壞掉，比如，石英晶體中原本是二氧化硅SiO2，但有時候其中的硅Si4+會被鋁Al3+所代替，此時，正電荷較少的陽離子進入晶格中代替了正電荷較多的陽離子，從而會導致局部電中性遭到破壞，在受到外界X射線、γ射線、中子轟擊時，晶體損傷形成晶格缺陷，這些微觀的缺陷就可以束縛電子或形成可見光的吸收中心，從而在晶體中引起顏色的變化。所以，煙晶之所以呈現出煙黃色或暗褐色，既與其內部結構有關，又與外界輻射有關。
後來，人們學會了製造彩色玻璃，其實就是在利用寶石中有關他色的原理，也就是想方設法在玻璃熔體中加入一定的致色劑，主要是一些粉末狀的金屬氧化物、硫化物或其他化合物，使其產生美麗的顏色，甚至還可以在玻璃熔體中加入另外一些脫色劑，用以中和玻璃中的雜質所帶來的顏色，從而去除某些顏色(表1)。
現代彩色玻璃工業中常用的致色化合物
常見化合物 形成的顏色
硫化鎘 黃
氯化金 紅
氧化鈷 藍紫色
二氧化錳 紫
氧化鎳 紫羅蘭色
硫磺 黃琥珀
氧化鉻 翠綠色
鈾氧化物 熒光黃，綠色
氧化鐵 綠色，棕色
氧化硒 紅
碳氧化物 琥珀色
氧化銻 白
銅的化合物 藍色，綠色，紅色
錫的化合物 白
鉛的化合物 黃
二氧化錳 脫色劑
硝酸鈉 脫色劑
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