Que sont les spectres d’absorption des pierres précieuses ?

Bien qu’il s’agisse d’une qualité évidente, la couleur à elle seule ne vous en dit pas beaucoup sur une pierre précieuse. En utilisant un spectroscope Pour révéler les spectres d'absorption, un gemmologue peut avoir une vision plus complète de la façon dont les pierres précieuses interagissent avec la lumière et obtiennent leur couleur. Déterminer les longueurs d’onde de lumière qu’une pierre précieuse particulière absorbe peut aider l'identifier. Cela peut également aider à déterminer si une gemme est naturel ou synthétique ou s'il a été soumis à la couleur traitements, comme les colorants.

Que signifie « absorption » ?

Les spectres d'absorption influencent grandement coloration des pierres précieuses. Lorsque la lumière blanche frappe une pierre précieuse, les photons de longueurs d'onde ou de couleurs particulières sont « absorbés » au niveau atomique. Bien que les couleurs soient souvent décrites en termes de longueurs d’onde de la lumière, elles peuvent également être décrites en termes de fréquences ou de vibrations de la lumière. Chaque longueur d'onde spécifique a une fréquence correspondante. Lorsque les fréquences lumineuses correspondent aux fréquences des atomes d’une pierre précieuse, l’énergie de la vibration lumineuse s’ajoute à l’énergie de la vibration atomique. La pierre précieuse devient plus chaude à mesure qu’elle « absorbe » la lumière.

Il peut sembler étrange que les pierres précieuses puissent transformer certaines couleurs en chaleur, mais il existe un exemple bien connu d'objets transformant les couleurs en chaleur. Les objets de couleur noire absorbent toutes les longueurs d'onde de la lumière visible et les convertissent en chaleur. Ce que nous considérons comme la couleur « noir » est l’absorption de toute la lumière visible. Les objets de couleur blanche réfléchissent toutes les longueurs d'onde de la lumière visible, ils ne reçoivent donc ni chaleur ni couleur de la lumière au-delà de celle de la « lumière blanche ». C’est pourquoi les vêtements noirs vous gardent au chaud et les vêtements blancs vous gardent au frais.

L'absorption de la lumière des pierres précieuses n'est pas la même que la réflexion interne de la lumière dans une pierre à facettes qui contribue à dispersion des pierres précieuses. La lumière absorbée par une pierre précieuse ne rebondit pas, emprisonnée à l’intérieur. La lumière absorbée n'existe que sous forme de chaleur.

Qu’arrive-t-il à la lumière non absorbée ?

Les couleurs des pierres précieuses que nous voyons ne proviennent pas des longueurs d’onde de la lumière absorbées. Gardez à l’esprit que la lumière absorbée se transforme en chaleur. Nous devons considérer la lumière non absorbée.

Une pierre précieuse transmet ou reflète les longueurs d’onde de la lumière non absorbées. Transparent les pierres précieuses transmettent les longueurs d'onde non absorbées (permettant à la lumière de passer à travers), tandis que les pierres précieuses opaques les reflètent. Notre cerveau traite les longueurs d’onde non absorbées que nous voyons à l’œil nu sous forme de couleurs.

Différentes espèces de pierres précieuses absorbent, transmettent et réfléchissent différentes longueurs d’onde de lumière. Ces combinaisons font partie de ce qui leur donne leurs couleurs caractéristiques. Par exemple, une émeraude n’est pas verte car elle absorbe les longueurs d’onde vertes de la lumière. Nous percevons plutôt les longueurs d’onde non absorbées de l’émeraude comme la couleur verte. Pendant ce temps, les gemmologues peuvent observer les longueurs d'onde absorbées par une émeraude grâce à un spectroscope.

À quoi ressemblent les spectres d’absorption des pierres précieuses ?

La lumière blanche est composée de toutes les couleurs visibles. Son spectre, dispersé à travers un prisme, ressemble à un arc-en-ciel. Un spectroscope disperse la lumière blanche et indique également les longueurs d'onde des couleurs, généralement mesurées en nanomètres (nm) ou en milliardièmes de mètre. Certains spectroscopes mesurent les longueurs d'onde en ångströms (Å) ou en dix milliardièmes de mètre.

Un spectroscope rend visibles les spectres d’absorption des pierres précieuses en dirigeant la lumière blanche vers une pierre précieuse et en affichant l’arc-en-ciel de couleurs résultant, moins les couleurs absorbées. Ces longueurs d’onde de lumière absorbées apparaissent sous forme de lignes sombres. Parfois, des zones entières du spectre ou des gammes de couleurs sont absorbées et apparaissent sombres.

Les gemmologues peuvent comparer les lignes d'absorption, les zones et les modèles qu'ils voient à travers un spectroscope avec les spectres d'absorption connus des pierres précieuses pour aider à identifier une pierre précieuse particulière. Les émeraudes, par exemple, présenteront un spectre d'absorption distinct : des raies d'absorption noires à 680 et 683 nm, une zone d'absorption comprise entre 580 et 630 nm et une absorption presque complète de l'extrémité violette du spectre. Qu'une émeraude ait ou non un aspect « vert émeraude », une véritable émeraude affichera ce spectre d'absorption.

Toutes les pierres précieuses n’ont pas un spectre d’absorption distinctif permettant de les identifier. Certaines pierres précieuses nécessitent une analyse supplémentaire pour être identifiées. Néanmoins, l’observation du spectre d’absorption d’une pierre précieuse peut constituer un test gemmologique précieux.

Pourquoi certains spectroscopes affichent-ils les spectres d’absorption différemment ?

Il existe deux types de spectroscopes : réseau de diffraction et prisme. Les deux fonctionnent aussi bien et mesurent les mêmes longueurs d’onde.

Les spectroscopes à réseau de diffraction répartissent les longueurs d'onde de manière uniforme. Les spectroscopes à prisme déforment les zones bleues et rouges afin de rendre les raies d'absorption plus faciles à voir.