山东
宝石的颜色变化是一个有趣的现象。
作为宝石界的“神奇存在”，会变色的宝石就像大自然的"黑科技"，十分稀少且神秘。
关于那些会“变色”的宝石，我们写过很多文章：
具有“变色效应”的亚历山大变石、变色蓝宝石、变色石榴石：《6月生辰石里最贵的一种：老牌五大宝石之一，买一送一的变石》。
低温热致变色（可逆）的锆石：《变色宝石中的战斗机！绝大多数人都没见过的罕见热变色宝石》。
因为色心不稳定产生可逆光致变色的“紫方钠石”：《一晒就“黑”，一捂就“白”？这3种宝石紫外光下会变色》。
光感应变色、热感应变色的变色龙钻石：《说点你不知道的：变色龙钻石？那是什么东西？》。
虽然都是变色，但是造成宝石变色的原因五花八门，今天要讲的是一种听起来洋气又高级的：“乌桑巴拉效应（Usambara effect）”。
两个叠加的含铬绿碧玺晶体，展现乌桑巴拉效应。
什么是乌桑巴拉效应（Usambara effect）
乌桑巴拉效应（Usambara effect）—— 第一次听这个学名，是不是感觉它的名字就像念咒语一样非常“魔幻”且“神秘”？
虽然听起来这个名字“深不可测”，但其实“乌桑巴拉效应”是一种十分罕见的光学效应。
它以坦桑尼亚乌姆巴山谷的乌桑巴拉山脉命名（该地区近几十年来一直产出丰富的变色宝石）。
乌桑巴拉山脉
宝石学中对“乌桑巴拉效应（Usambara effect）”的定义是指：随着光线通过宝石的路径长度的增大，宝石的色调发生变化的特殊现象。
来自坦桑尼亚的含铬的具有乌桑巴拉效应的绿碧玺
说人话就是：乌桑巴拉效应与光路的长度——即宝石的厚度有关。拥有乌桑巴拉效应的宝石，宝石的厚薄不同，显现的颜色也不同。
乌桑巴拉效应产生的原理
乌桑巴拉效应的出现，是宝石中铬元素玩的魔法，宝石的可见光光谱在红区和蓝绿区存在两个明显的透射窗。
宝石的厚度越大，那么通过宝石的光的路程就更长，也就是光程更长。
随着光程的增加，透光能力总体上是逐渐减弱的，而绿区透光率减小的速度大于红区。
而观察者视网膜上接收彩色画面的红、绿、蓝三色视锥细胞的数量并不均等，绿色的视锥细胞最多，红色次之，所以人眼对于绿光的敏感度大于红光。
随着宝石厚度的增加，人眼看到的色调从绿色变为红色。
下图就是两片具有乌桑巴拉效应（Usambara effect）的镁电气石，分开观察颜色均为蓝绿色，但重叠在一起时，由于厚度增加了，肉眼看上去就变成了红色。
乌桑巴拉效应的宝石有哪些
乌桑巴拉效应（Usambara effect）最早是由挪威宝石学家Asbjørn Halvorsen等人在1997年提出的。
上世纪90年代初，Asbjørn Halvorsen在坦桑尼亚Usambara山脉东部 Umba Valley发现一批具有与独特光学效应的铬碧玺。
经过数年的研究，在1997年Asbjørn等人在《宝石学杂志》上第一次阐述了这种特别的变色现象，并为它定名为"Usambara effect" 。
但实际上，具有乌桑巴拉效应（Usambara effect）的宝石并不仅有碧玺这一种，具有桑巴拉效应的宝石产地也不单单局限于某一地区。
具有乌桑巴拉效应的碧玺，反射光和透射光的镜像。
早在1849年，Haidinger在使用二色镜观察具有三色性的金绿宝石时，就发现了在灯光下的秘密：该宝石较薄的部分为带有紫色调的绿色，在宝石较厚的部分为红紫色。
2000年1月，法国地质学家Cedrik Simonet在《宝石学杂志》中描述了来自肯尼亚的碧玺中的乌桑巴拉效应，后在肯尼亚产地的石榴石中看到了同样的效应。
除此之外，柱晶石、堇青石、绿帘石、红柱石等宝石也可具有乌桑巴拉效应。
具有乌桑巴拉效应的石榴石
当“乌桑巴拉效应”遇到“变色效应”
你认为一颗宝石具有“乌桑巴拉效应”已经足够“魔幻”了？
还有比“魔幻”更魔幻的事情就是：同一颗宝石上，乌桑巴拉效应可与变色效应互相作用。
上图为一颗同时具有乌桑巴拉效应和变色效应的柘榴石，从日光（棕绿色）到白炽灯（红色）的颜色变化。其中，日光下腰围周围的红棕色刻面反射是乌桑巴拉效应的结果。
拥有一颗具有这样双重光学效应的宝石，对于宝石爱好者来说，简直是叠加buff的双倍快乐。
J先生说：
读完文章，宝石中神奇的乌桑巴拉效应（Usambara effect）你get到了吗？
如果你是宝石矿物标本收藏爱好者，不妨入手这样一颗与众不同“玩具”吧~
还想了解哪些宝石中“神奇”的特性，欢迎评论区留言哦~
（注：本文部分图片源于网络，如有侵权，请联系小编删除~）
参考文献：
《乌桑巴拉效应》刘富康
《The Usambara Effect and other colour-change Effects in Gemstones》
赵梓彤 . 宝石内部的光路长度对其颜色呈现的影响 [J]. 中国宝玉石 , 2020, 158: 67-72
Asbjorn H. The Usambara effect and its interaction with other colour change phenomena[J]. The journal of Gemmology, 2006, 30(1): 1-21.
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