보석의 광학적 성질2

지난번에 이어 보석감정에 중요한 역할을 하는 보석의 광학적 성질을 알아보도록 하자

 

보석의 빛 분산

빛이 보석의 결정을 통과할 때 광선이 나뉘면서 분산되서 무지개색을 띄기도 한다. 보석의 밀도와 빛의 파장에 의해 색의 분산 정도가 결정되는데 스펙트럼 파장은 모두 다르기에 보석속에서 굴절되는 정도는 다 다르다. 다이아몬드의 경우 적색파장은 굴절율이 2.465, 황색파장은 2.417,녹색파장은 2.427. 보라색파장은 2.465이다. 이렇게 백색광이 구성성분 파장으로 분리되는 것을 분산이라고 한다. 분산도는 자색과 적색파장을 측정한 굴절율의 차이로 나타낸다. 다이아몬드는 빛이 많이 분산되기 때문에 무지개색으로 나타나는데 이를 파이어라고 하고 이렇게 무색 보석들이 좋은 분산도를 갖고 있다. 그래서 분산도가 높은 루틸, 큐빅, 지르콘 같은 합성석이 다이아몬드 대용으로 사용된다.   

 

보석의 흡수 스펙트럼

흡수 스펙트럼은 보석 감별에 가장 중요한 방법이다. 빛의 파장 중 보석에 흡수되지 않고 남아 합쳐져서 보석의 색을 형성한다. 분광기를 사용하여 흡수된 파장을 알 수 있다. 가닛, 전기석, 유리, 루비는 적색으로 비슷해 보이지만 흡수 스펙트럼을 이용하면 확실하게 구분할 수 있다. 대부분의 보석들의 흡수 스펙트럼은 고유하면서도 특징적이라 할 수 있다. 굴절율과 비중이 비슷한 보석도 흡수 스펙트럼으로 쉽게 식별이 가능하다. 원석과, 연마된 보석, 셋팅이 되어 있는 보석의 감별까지도 사용할 수 있는 방법으로 천연석, 합성석, 모조석을 모두 구분할 수 있다는 커다란 장점이 있다. 색이 짙고 투명한 보석이 흡수 스펙트럼이 뚜렷하게 나타난다. 불투명한 보석의 경우 얇게 절단하여 관찰하고, 반투명한 보석은 얇은 모서리를 빛이 통과하게 하거나 표면에서 반사시켜서 관찰한다.

 

보석의 투명도

투명한 보석의 경우 결정 속에 이물질, 기포, 균열등은 투명도에 큰 영향을 끼친다. 보석을 통과하는 빛의 진행 경로는 광물의 흡수 정도에 따라 영향을 받는다. 입상질, 섬유상 결정 집합체는 불투명한데 빛이 수많은 미세한 면을 계속 반사시키거나 굴절되어 반사되거나, 아니면 흡수되기 때문이다. 부분적으로 흡수 된다면 반투명해지는 것이다.

 

보석의 광택

입사광이 보석표면에서 반사되는 것인데 보석의 굴절율과 연마에 큰 영향을 받으며 굴절율이 높으면 광택이 좋다. 가장 광택이 뛰어난 것을 금강광택이라하고 대부분의 광택을 유리광택이라하고, 광택이 없는 것은 무염이라고 한다. 연마된 보석의 퍼빌리언에 있는 연마면은 입사한 광선을 반사하여 광택을 강화시킨다. 이때 표면현상을 브릴리언시라고 하며 최고의 브릴리언시는 연마된 다이아몬드에서 볼 수 있다.

 

보석의 다색성

보석중에 관찰 방향에 따라 색이나 농도가 다르게 보일 수가 있는데 복굴절이 일어나는 보석에서 방향에 따라 빛의 흡수가 다르게 나타나기 때문이다. 이색성 – 두가지 색이 나타나는 것으로 정방정계, 삼방정계, 육방정계가 이에 속한다. 삼색성 – 세가지 색이 나타나는 것으로 사방정계, 삼사정계, 단사정계가 이에 속한다. 이색성, 삼색성 모두를 다색성이라 하고 등축정계에 해당하거나 비정질의 보석은 다색성이 없다. 다색성 보석은 연마시 색이 짙거나 옅거나 좋지 않은 색의 부분을 잘 보고 연마해야 한다.

 

보석의 빛과 색의 효과

보석들 중에는 빛의 반사, 굴절, 영향에 따라 화학적 구성성분이나 앞서 이야기한 미량원소에 따라 나타나는 발색과 무관한 색과 빛의 효과를 가지고 있는 경우도 있다.

묘안효과- 고양이 눈 같은 모습으로 캐츠아이로 많이 알려져 있다. 타이거즈 아이나 혹스아이로 불리기도 하는데 보편적으로 캐츠아이라고 하면 가장 고가의 크리소베릴를 뜻하고 다른 보석의 경우 광물명을 지칭해야 한다. 이 효과는 보석 속에 평행으로 배열된 섬유상, 침상결정, 관상에 의해 반사 되면서 나타난다. 내포물과 평행한 기저면을 만든 후 캐보션으로 연마시 가장 효과적으로 보인다.

성채효과 – 별 모양의 광학효과로 여러 빛 줄기는 한점에서 만나고 보석의 결정 대칭에 의해 교차되는 정확한 각도로 되어 있다. 섬유절 반사체가 여러 방향으로 놓여있어서 캐치아이와 같은 원리임에도 구분된다. 루비와 사파이어를 캐보션 형태로 연마했을 때 효과적으로 육각별이 되고 4개나 12개의 각으로 된 별이 되기도 한다. 성채효과는 합성보석에서도 나타나기도 한다.

아듈라레슨스 – 아듈라리아의 변종인 월장석을 캐보션으로 연마했을 때 표면에 유백색의 단백광을 말한다. 월장석 내부의 정장석과 알바이트 사정석의 층을 이룬 구조로 되어 간섭현상이 주 원인이다.

어벤츄린효과 – 불투명한 보석에서 미세하고 얇은 조각의 내포물에 빛이 반사되어 반짝이는 효과로 어벤츄린 장석은 적철석과 침철석 내포물에 의해서, 어벤츄린 석영은 크롬운모나 적철석 내포물에 의해서, 어벤츄린 유리 모조석에서는 구리입자들에 의해 빛이 반사되어 효과가 나타난다.

이리데슨스효과 – 보석속에 균열이나 결함 구조에서 빛이 분산되 무지개색 같은 효과가 나타나는데 백수정에 인위적으로 균열을 만들어 무지개효과를 내기도 한다.

래브라도레슨스 – 래브라도라이트와 스펙트롤라이트에서 관찰되는 금속성의 유색효과로 청색과 녹색 효과가 관찰되나 모든 스펙트럼이 함께 나타나는게 제일 이상적이고 쌍정면에서 빛이 반사되어 간섭을 일으키기 때문이다.

오팔레슨스 – 오팔에서 나타나는 우유빛청색, 진주빛현상으로 빛의 짧은 파장이 반사되서 나오는 현상이다.

오팔리제이션 – 오팔을 여러방향으로 보면 색이 여러가지로 보이는데 이것은 미세한 층상구조로 나타나는 현상으로 유색이라고 한다. 오팔을 이만배 확대해 관찰하면 실리카겔 속에 지름이 수옹스트롬 정도의 미세한 크리스토발라이트가 층상구조를 이루고 있음을 확인할 수 있다.

실크 – 보석의 침상결정이 평행한 구조로 되어 있고 이곳에 빛이 반사되어 비단처럼 보이는 현상을 말하며 루비나 사파이어에서는 좋지 못한 현상이다.

보석의 광학적 성질