紅色碧璽的色度學(xué)研究

楊 莉，祖恩東

(1. 云南國(guó)土資源職業(yè)學(xué)院 珠寶玉石學(xué)院，云南 昆明 650217； 2. 昆明理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明 650093)

0 前 言

優(yōu)質(zhì)紅色碧璽目前已成為人們購(gòu)買(mǎi)和收藏的高檔寶石中的一員，在其他品質(zhì)要素(凈度、重量、切工)相同的情況下，顏色成為評(píng)價(jià)碧璽價(jià)值的重要因素[1-4]。因此，紅色碧璽顏色評(píng)定成為珠寶學(xué)者研究的重要課題，評(píng)定大多采用定性或半定量的方法，國(guó)際上目前也無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，如品質(zhì)最好的紅色碧璽在商業(yè)上被稱(chēng)為特級(jí)鴿血紅[5-7]。目前采用的評(píng)定方法過(guò)度強(qiáng)調(diào)了色知覺(jué)而忽略了寶石的客觀色，由于人眼對(duì)顏色的敏感度不同，觀測(cè)顏色時(shí)會(huì)帶有很大的主觀性，因此，不管是從寶石交易的角度看還是從理論研究看，這樣的評(píng)價(jià)方式都是不夠完善的。

色度學(xué)是研究顏色度量和評(píng)價(jià)的學(xué)科，以物理光學(xué)、視覺(jué)生理、視覺(jué)心理、心理物理等學(xué)科領(lǐng)域?yàn)榛A(chǔ)，研究人的顏色視覺(jué)規(guī)律、顏色測(cè)量的理論與技術(shù)，為客觀、定量地描述顏色提供科學(xué)依據(jù)和統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[8]。隨著色度學(xué)日趨發(fā)展，形成了一套顏色測(cè)量的基本原理和色度參數(shù)的計(jì)算方法，把樣品顏色的三刺激值(色度坐標(biāo)、彩度和明度)等參數(shù)指標(biāo)量化，形成色度圖和顏色空間，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確地定量與定性描述[9-14]。根據(jù)色度學(xué)的CIE1976均勻色理論作為本文的研究基本依據(jù)，進(jìn)行顏色度量和評(píng)價(jià)的定量方法，同時(shí)在對(duì)紅色碧璽的當(dāng)中的顏色來(lái)進(jìn)行分析，這時(shí)候就能夠得到顏色與碧璽之間的基本關(guān)系。本文旨在探索出一套完善的顏色評(píng)價(jià)體系，客觀準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)紅色碧璽。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)選擇17顆不同色調(diào)的紅色碧璽標(biāo)本，肉眼觀察樣品色調(diào)為淺粉紅色至深紫紅色。

實(shí)驗(yàn)采用美國(guó)OceanOptics公司的USB2000光纖光譜儀進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量的波長(zhǎng)范圍為380～1 000 nm，常溫測(cè)試，照明光源為為D65，視場(chǎng)為2，波長(zhǎng)間隔為0.12 nm，采集積分時(shí)間為1 600 s。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

17顆紅色碧璽樣品的色度學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

根據(jù)表1中各樣品的色度坐標(biāo)x、y、z在CIE1931色品圖上進(jìn)行投點(diǎn)，并用作圖法得出各點(diǎn)的主波長(zhǎng)或補(bǔ)色波長(zhǎng)(圖1)。

觀察表1和圖1可知，17個(gè)樣品的補(bǔ)色波長(zhǎng)都十分地接近，說(shuō)明顏色相差不大，除11、14和17號(hào)樣品有主波長(zhǎng)以外，其余樣品均投點(diǎn)在紫區(qū)內(nèi)，故可用補(bǔ)色波長(zhǎng)表示紅色碧璽的顏色。補(bǔ)色波長(zhǎng)都在490～530 nm之間，即補(bǔ)色波長(zhǎng)在綠色的波長(zhǎng)范圍內(nèi)，由顏色互補(bǔ)定律可知樣品的反射光色調(diào)為不同比例的紅色和藍(lán)色的混合色。

表1 紅色碧璽樣品的色度學(xué)參數(shù)

圖1 CIE1931色品圖

顏色色調(diào)是通過(guò)色調(diào)角hab*表示，它是指從正橫坐標(biāo)開(kāi)始，以逆時(shí)針的方向偏轉(zhuǎn)的角度。同時(shí)將一個(gè)周角分為20份，每一份18，即分為20種基本顏色。從表1可以得出下面結(jié)論。當(dāng)色調(diào)角在[0(°)，18(°)]的范圍內(nèi)，對(duì)應(yīng)的是紅色調(diào)；當(dāng)色調(diào)角在[342(°)，360(°)]對(duì)應(yīng)為粉紫紅色；當(dāng)色調(diào)角在[324(°)，342(°)]內(nèi)，對(duì)應(yīng)為紅紫色；當(dāng)色調(diào)角在[73(°)，90(°)]時(shí)，對(duì)應(yīng)為褐紅色。

樣品的主波長(zhǎng)反映的色調(diào)與人眼實(shí)際觀察的視覺(jué)效果一致，但由于測(cè)量碧璽樣品或多或少帶一些紫色調(diào)，因此在色度圖上的投影點(diǎn)大都落在不具有主波長(zhǎng)的三角形區(qū)域內(nèi)，故用補(bǔ)色波長(zhǎng)來(lái)表示，而在特定的標(biāo)準(zhǔn)照明體下,顏色的補(bǔ)色波長(zhǎng)是被致色元素吸收的主要波長(zhǎng)的綜合體現(xiàn),它比主波長(zhǎng)值更能直接反映“減法”原色的色相特征，再根據(jù)顏色的互補(bǔ)原理，便可得到樣品的反射光色調(diào)?？梢?jiàn)，由主波長(zhǎng)或者補(bǔ)色波長(zhǎng)值能確定紅色碧璽顏色的主色調(diào)。

3 結(jié) 論

通過(guò)對(duì)17個(gè)樣品的色度學(xué)分析研究，可知紅色碧璽樣品普遍僅具有補(bǔ)色波長(zhǎng)，且補(bǔ)色波長(zhǎng)的波長(zhǎng)范圍通常在490～530 nm的波長(zhǎng)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，且得出了以下的結(jié)論：

1)當(dāng)色調(diào)角hab*在[0(°)，18(°)]，補(bǔ)色波長(zhǎng)c為490～496 nm時(shí)，色調(diào)為紅色；當(dāng)色調(diào)角hab*在[342(°)，360(°)]，補(bǔ)色波長(zhǎng)c為497～509 nm時(shí)，色調(diào)為粉紫紅色；當(dāng)色調(diào)角hab*在[324(°)，342(°)]，補(bǔ)色波長(zhǎng)c為509～542 nm時(shí)，色調(diào)為紫紅色。

2)隨著補(bǔ)色波長(zhǎng)的逐漸增大，相應(yīng)的色調(diào)角卻逐漸減小，即補(bǔ)色波長(zhǎng)與色調(diào)角呈負(fù)相關(guān)。

[1] 謝丹丹, 童雄, 張洪花, 等. 鐵錳礦的選礦工藝及其研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)錳業(yè), 2016(2): 4-7.

[2] 羅香蘭, 丘志力, 李榴芬, 等. 國(guó)際流行彩色寶石品質(zhì)分級(jí)評(píng)估體系的比較及其啟示[J].寶石和寶石學(xué)雜質(zhì), 2010, 12(1): 38-40.

[3] 鄒天人, 楊岳清. 中國(guó)電氣石(碧璽)的顏色與成分[J]. 礦物學(xué)報(bào), 1996, 15(1): 65-68.

[4] 湯順青. 色度學(xué)[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社, 1980.

[5] 王永亞, 于福熹. 中國(guó)岫玉巖的致色機(jī)理及色度學(xué)的研究[J]. 光譜學(xué)與光譜學(xué)分析, 2012, 32(9): 2305-2310.

[6] 王蓉, 袁心強(qiáng). 翡翠顏色色度學(xué)測(cè)量的可行性研究[J]. 寶石和寶石學(xué)雜志, 2007, 9(2): 20-28.

[7] 王蓉. 寶石顏色測(cè)量的新技術(shù)研究[D]. 武漢: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 2007.

[8] 鄒天人, 楊岳清. 中國(guó)電氣石(碧璽)的顏色與成分[J]. 礦物學(xué)報(bào), 1996, 15(1): 66-68.

[9] 田莉. 色度學(xué)在紅寶石顏色評(píng)定中的應(yīng)用[D]. 北京: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué), 2008.

[10] 張蓓莉. 系統(tǒng)寶石學(xué)(第二版)[M]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2006.

[11] 楊嘩, 陳美華, 胡葳. 鉆石顏色分級(jí)的定量討論[J]. 超硬材料工程, 2012, 24(1): 54-56.

[12] 張丁寧, 陶中一. 熱液鋯石形成機(jī)制、特征及地質(zhì)意義研究[J]. 中國(guó)錳業(yè), 2017(3): 31-33.

[13] 黃偉強(qiáng), 欒龍發(fā), 張智宇, 等. 某金屬礦山的爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析[J]. 中國(guó)錳業(yè), 2016(1): 20-24.

[14] 張文弢. 新疆阿爾泰碧璽(電氣石)成礦區(qū)域地質(zhì)條件綜述[J]. 西部資源, 2017(2): 83-85.