亚历山大变石为什么能够有“白天祖母绿,晚上紫水晶(红宝石)”(视频链接在此:http://t.cn/A6y4CgBY)的效果呢?我来尝试用比较通俗的原理解释一下:
首先需要明确的是,一块透明的宝石(也包括玻璃、冰块等等)为什么能够呈现颜色?学过中学物理光学课的同学应该不难回答:这是因为日光本来并非纯色光,而是由“红橙黄绿青蓝紫”——我们肉眼感受为七种不同颜色的光组合而成。七种色光在穿过这块宝石的时候,不同的色光得到了不同程度的吸收,而未被吸收透射而出的色光就决定了这块宝石呈现的颜色。例如:一块红宝石的红色越纯正,说明红色外的其他色光得到了越彻底的吸收,导致透射出的色光越纯粹,从而让宝石呈现出来越鲜明的红色。
然后再来说一下日光、烛光、白炽灯光等不同光源的不同了——在人们眼中,虽然这些光源从观感上和阳光似乎差不很多,都是“白色”或者“微黄色”的光,但是其实彼此之间仍然存在明显不同:
首先这些不同的光源,很多并不是“全光谱”光,也就是并非七色光都全部存在。其次,组成这些光源的不同色光强度也并不和日光相同:例如色温为2854k的钨丝灯,其发射的光线含有明显较多的黄、橙、红色调,而与之相比,日光中的蓝绿色则能量明显较高。
对于亚历山大变石而言,对于不同色光的吸收与红绿蓝这些纯色宝石相比颇为特别:变石在橙黄区有较强的吸收,而光谱中红色与绿蓝色区域的光线则均被保留下来。换句话说,变石在白光光线下其实可以透射出两种截然不同的色光:红色调与绿蓝色调。
因此,在蓝绿色能量较高的太阳光下,因为人眼对绿色更为敏感,我们看到的宝石就偏绿。而在夜晚的白炽灯或烛光下,由于光源中本身绿色光就比较少,因此透射过来的红色光成为了优势色光,我们看到的变石就变成了红色。
从原理我们也可以推断出,由于两种不同色调的色光都可以透射而出,所以理想中“白天祖母绿、晚上红宝石”的效果,其实是不太可能实现的。除非你使用彻底不含红色或绿色的光源照亮宝石,否则无论是日光还是烛光下,从宝石中透射而出的光线均会有一定程度的混合,而很难呈现非常纯正的红色或绿色。
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图1:巴西出产的亚历山大变石效果:白天(日光)蓝绿色,晚上(白炽灯)紫红色
图2:通过三棱镜的分光我们可以知道,并非所有的光源都是七色光连续构成的
图3:不同光源的光谱,可以看出来不同光源的组成其实差异很大,日光较为均匀,白炽灯的红区明显强得多,而常规LED灯则蓝光强得多
图4:在日光下亚历山大变石的光谱,可以看到红绿之外的颜色都被吸收掉了,但是由于我们眼睛的结构,我们感知的变石是偏绿色调的
图5:在白炽灯/烛光下亚历山大变石的光谱,可以看到由于白炽灯的红色光更强,因此透射过来的光线中红光占据了更大的优势,从而使得整个宝石呈现了红色调
