宝石致色机理
《2024年天然紫色翡翠致色机理的研究与探讨》范文
《天然紫色翡翠致色机理的研究与探讨》篇一一、引言天然紫色翡翠以其独特的色泽和质地，在珠宝界中独树一帜，备受珍视。
其深邃而富有层次的紫色，常常能展现出迷人的光彩。
然而，这种天然紫色翡翠的致色机理一直是业界和学术界研究的热点。
本文将深入探讨天然紫色翡翠的致色机理，旨在为行业提供理论依据和参考。
二、天然紫色翡翠概述天然紫色翡翠主要产于缅甸、中国等地，其色泽成因主要受矿物成分、结构以及所处地质环境的影响。
由于内部微量元素的差异，翡翠的色泽表现出丰富多彩的变化，其中紫色尤为珍贵。
紫色翡翠的致色过程和致色因素相对复杂，研究其致色机理对于了解其形成过程和优化加工工艺具有重要意义。
三、致色机理研究（一）矿物成分与致色关系天然紫色翡翠的致色主要与矿物成分中的铁、锰等微量元素有关。
这些元素在翡翠形成过程中，通过扩散、替代等方式进入晶格，影响翡翠的色泽。
研究表明，铁元素的存在是形成紫色的关键因素之一，而锰元素则对紫色的色调和深浅有重要影响。
（二）结构特征与致色关系翡翠的内部结构对致色也具有重要影响。
研究发现在结构疏松的区域，元素更容易发生扩散和替代，形成较浅的紫色；而在结构紧密的区域，由于元素分布相对稳定，通常呈现出较深的紫色。
此外，晶体内部的缺陷和裂纹等也会对色泽产生影响。
（三）地质环境与致色关系天然紫色翡翠的形成与其所处地质环境密切相关。
在形成过程中，翡翠经历了漫长的地质作用和物理化学变化。
这些变化包括温度、压力、化学成分等因素的变化，都会对翡翠的致色产生影响。
因此，研究地质环境对于了解紫色翡翠的致色机理具有重要意义。
四、探讨与展望（一）未来研究方向在今后的研究中，我们将进一步深入探讨矿物成分、结构特征以及地质环境与天然紫色翡翠致色的关系。
同时，关注不同环境下（如不同温度、压力等）的致色变化规律，为优化加工工艺提供理论依据。
此外，还需对不同产地的紫色翡翠进行对比研究，以了解其致色机理的差异。
（二）对行业的影响通过研究天然紫色翡翠的致色机理，我们可以更好地了解其形成过程和特点，为优化加工工艺提供理论支持。
天然、合成与处理蓝色钻石的致色机理研究
天然、合成与处理蓝色钻石的致色机理研究蓝色是彩色钻石中较稀少的颜色，为了解其致色机理，进而为研究钻石改色处理的工艺条件提供依据，对天然蓝色钻石、合成蓝色钻石、镀膜处理蓝色钻石、辐照处理蓝色钻石的呈色机理进行了研究总结。
天然及合成蓝色钻石均是由于杂质硼元素而致色；镀膜蓝色钻石是由于镀膜材料的干涉滤光作用或膜内过渡金属粒子对入射光的选择性吸收致色；对五颗辐照钻石采用显微照相记录表面及内部特征，采用傅利叶红外光谱仪及紫外-可见分光光谱仪进行谱学检测，结果发现低温辐照蓝色钻石的蓝色由GR1色心及杂质元素氮的含量及存在状态决定。
标签：蓝色钻石；镀膜处理；辐照处理；合成钻石彩色钻石是指除了D-Z无色至浅黄、浅于N的褐与灰色钻石之外，其他颜色的天然钻石。
粗略统计，要得到一克拉打磨好的钻石需要挖掘250吨矿石，而彩色钻石所占比例不足千分之二。
因此彩色钻石被称为“宝石中的王中王”、“世界最浓缩的财富”。
近几年越来越多的人认识到彩钻的投资价值，开始将其作为新的理财选择，拍卖市场上彩钻的成交价年年上涨。
同时随着彩色宝石的火热，无色钻石已经不能满足消费者对颜色的多样追求，但受限于产量，天然彩色钻石根本无法满足这一新的需求。
因此国内外市场上处理或合成的彩色钻石开始出现。
蓝色是彩色钻石中较为稀少的颜色，艳蓝色的钻石非常美丽。
最著名的彩色钻石—“希望之钻（Hope）”即为蓝色。
1 天然蓝色钻石天然蓝色钻石的饱和度一般较低，其色调浅而带灰，以冷峻的“铁蓝” 为特征。
色调浓艳的蓝色钻石罕见。
蓝色的“ Hope” 钻石可称得上蓝色钻石中的极品。
蓝色钻石的基本宝石学性质与常见无色钻石几乎相同。
仅在化学成分上与其他钻石有较大差别，其内几乎不含杂质元素氮，但含元素硼。
杂质元素上的差别导致此类钻石具有导电性，并且在紫外—可见—近红外区域的选择吸收出现了不同。
天然蓝色钻石含有B（硼）原子。
B（硼）原子比C（碳）原子少一个电子，因而当它在钻石中替代C（碳）时，成为电子的“接受者”，B（硼）原子的电子在禁带中生成一个杂质能级（硼受主能级），硼受主能级与钻石价带（满带）的能量间隔为0. 4 eV （有较大的宽度，不一定为0. 4eV ），电子从价带（满带）跃迁到硼受主能级只要吸收0. 4 eV能量（红外光区域）即可，使得从红外光到500nm （绿光边缘）的光被吸收，结果产生蓝色，当B含量为百万分之一时，也可能产生很强的蓝色。
[宝石的色彩哪里来]色彩搭配原理与技巧
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[宝石的色彩哪里来]色彩搭配原理与技巧在赋予宝石美丽的诸多因素中，颜色是一个主要因素。
凝重洁白的羊脂白玉、翠绿幽深的翡翠、艳若“鸽血”的红宝石、五彩缤纷的碧玺、色彩斑斓的欧泊，无不令人眼花缭乱，目不暇接。
人们在惊叹宝石的颜色如此美丽多彩的同时，也一定想探个究竟：为什么宝石是五颜六色的呢？什么是宝石的颜色颜色是具有一定波长的电磁波。
实际上，宝石的颜色是人眼对可见光的一种反应。
在整个电磁波谱中，能引起人眼视觉的可见光只是一小部分，一般取400～700纳米（nm）波长作为可见光的范围，由于个体的差异，有的人可能会比其他人能见到的波长更长或更短一些，可观察到的可见光范围可达380～780nm。
不同波长的可见光，对应着不同的颜色，从700～400nm的可见光波长分别与红、橙、黄、绿、青、蓝、紫色相对应。
而宝石的颜色是宝石对可见光在400～700nm范围内的光波进行选择性的吸收后,透射或反射出的光波的混合色。
当白光到达宝石的表面，一部分被反射，另一部分被折射进入宝石。
如果宝石选择吸收了某些波长的色光，则透射或反射色光的混合色，就是我们所观察到的宝石的颜色，相当于被吸收色光的补色或补色的混合色。
因此，尽管两颗宝石可能选择性吸收的色光不同，最终却有可能呈现相同的颜色。
若宝石普遍均匀的吸收所有色光，则随吸收程度不同，宝石呈黑、灰或白色；如果所有的色光都通过宝石，则宝石为无色透明的。
宝石中的致色元素宝石以美丽的颜色深受人们的喜爱，自然界产出的宝石或多或少含有各种产生颜色的致色元素，这些常见的元素有：钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）以及一些稀土元素，如钇（Y）、铈（Ce）、铯（Cs）、锶（Sr）等，它们是宝石产生颜色的物质基础。
在宝石中，有一类宝石的颜色与其化学组成的某一主要元素有关，这种元素出现在它的化学式中，而且其颜色往往比较稳定，这类宝石叫自色宝石（即由作为宝石主要化学成分的过渡族元素致色的宝石）。
山东昌乐蓝宝石的成色机理
山东昌乐蓝宝石成色机理摘要蓝宝石是世界上公认的四大名贵蓝宝石之一，具有很高的美学价值和经济价值。
按照国家目前的标准，蓝宝石是指除红色以外的其它各种颜色的刚玉，甚至包括无色的刚玉。
通常蓝宝石繁殖蓝色的刚玉，其它颜色的刚玉通常用其颜色来描述，如黄色蓝宝石、绿色蓝宝石等。
蓝宝石主要产于变质的大理岩、玄武岩或者是伟晶花岗岩中，也有一些产于冲击层和坡积层矿床中。
山东自1984年在昌乐发现蓝宝石以来，先后在潍城区、临朐、坊子等地亦发现蓝宝石砂矿。
自发现并开采以来，山东蓝宝石在我国珠宝玉石市场中占据着举足轻重的地位，为促进我国珠宝行业的发展起到了重要的作用。
山东昌乐蓝宝石的产量居全国第一，且其以颗粒大、晶体形态完整、内部包体少而著称。
但由于其颜色过深，价格远比同等集体质量的斯里兰卡蓝宝石低，因此，山东昌乐蓝宝石的褪色研究具有重要意义。
如果改色成功，将使山东昌乐蓝宝石的价格提高至十几倍。
人们一直在想方设法改变昌乐蓝宝石的颜色，以获得更大的经济效益。
目前人们在山东昌乐蓝宝石的改色方面已经做了许多工作，但其效果却一直不尽人意。
如果能过真正的确定山东蓝宝石的颜色影响因素，对今后的改色或者改善工艺起到理论指导作用，将会产生巨大的经济效益和社会效益。
本文通过对山东昌乐蓝宝石矿物学特征的研究以及对其微量元素测试结果的分析，进一步确定了山东昌乐蓝宝石颜色的影响因素，为下一步的颜色的改善提供了有力的证据。
第一章概述第一节蓝宝石的简介及产地蓝宝石，是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝（Al2O3）。
蓝色的蓝宝石，是由于其中混有少量钛（Ti）和铁（Fe）杂质所致；蓝宝石的颜色，可以有粉红、黄、绿、白、甚至在同一颗石有多种颜色。
蓝宝石的产地在泰国、斯里兰卡、马达加斯加、老挝、柬埔寨，其中最稀有的产地应属于克什米尔地区的蓝宝石，而缅甸是现今出产上等蓝宝石最多的地方。
蓝宝石英文名称为Sapphire，源于拉丁文Spphins，意思是蓝色。
为什么宝石是五颜六色的
为什么宝石是五颜六色的宝石是五颜六色的，这是因为宝石的颜色是由其化学成分和结晶结构决定的。
宝石通常是在地球深处形成的，经历了漫长的化学反应和物理变化才能成为我们所熟知的美丽宝石。
让我们深入了解宝石是如何被形成和为什么会如此丰富多彩。
首先，我们需要了解的是宝石的化学成分对于颜色的作用。
许多宝石的颜色是由微量元素的存在和少量杂质的掺杂而产生的。
例如，铁可以使翡翠变成不同的绿色，在钛的影响下，蓝宝石可以变成金黄色或蓝绿色。
有些宝石的颜色是由多种元素的共同作用而形成，例如翡翠中的铁、铬和钴是它们呈现出鲜艳颜色的原因。
此外，宝石的结晶结构也会影响它的颜色。
例如，典型的翡翠结晶为单斜晶系，这种结构为其提供了深绿色的美丽。
而同样是铝酸盐矿物，绿柱石的结晶为正八面体，这种结构使其呈现出蓝色、绿色和紫色等多种颜色。
宝石的颜色也可以通过处理和加工来实现。
热处理可以改变宝石的颜色。
热处理翡翠和蓝宝石可以使其颜色更加饱满，而蓝色的花岗岩石可以通过热处理变成深蓝色的宝石素石。
我们也不能忽略光线的作用。
看到宝石的颜色通常是通过光线折射所产生的，当光线进入宝石，由于折射角的改变，使我们看到了各种颜色。
例如，钻石的颜色通常表现出来是白色，但在透射光线中会表现为七彩斑斓的美丽色彩，这是由于光线在钻石中的反射和折射产生的效果。
此外，在地球深处形成宝石的物理和化学环境也可以影响颜色的形成。
例如，钻石的颜色可以通过在出现在不同深度和高压下的形成来得到，地半球矿物质充足的区域有利于高品质的宝石产生。
总的来说，宝石的颜色是由其化学成分、结晶结构、处理方式和光线折射方式等多种因素决定的。
因此，宝石丰富多彩的颜色让我们欣赏美丽的天然珍宝，更让我们对地球的奥秘产生了深深的兴趣。
除了宝石的颜色外，它们的纯度和透明度也是其价值的因素。
纯洁的宝石通常会呈现出更加明亮的颜色，而不纯净的宝石则会显得黯淡。
例如，一颗纯度高的钻石会让人惊叹于它的闪耀光芒，而被杂质、裂缝或云雾乌云玷污的钻石则会显得黯淡无光。
天空蓝翡翠的致色原理
天空蓝翡翠的致色原理天空蓝翡翠是一种罕见且珍贵的宝石，其独特的天空蓝色使人心旷神怡。
这种宝石的致色原理涉及到其晶体结构和内部含量的相互作用。
天空蓝翡翠的颜色主要来自于其中的铜元素。
翡翠属于硅酸盐矿物，并且其化学成分为硅酸铜铝镁。
在天空蓝翡翠中，铜是主要的着色元素。
然而，与其他含铜宝石不同，天空蓝翡翠所含的铜元素并非以Cu2+的形式存在，而是以Cu+的形式存在。
铜的离子在晶格中接受了部分电子，形成了Cu+离子。
这种Cu+离子的存在对于石英晶体的颜色起到了至关重要的作用。
在晶格中，Cu+离子的存在导致了电子的不稳定性，因此它们会以自由离子的形式存在。
由于Cu+离子是带正电荷的，它们会吸引周围的负电荷，如氧原子中的电子。
这种吸引使得离子能级发生变化，从而引起光的吸收和发射，进而影响到宝石的颜色。
当光线通过宝石的时候，它会与Cu+离子发生相互作用，然后被吸收或者反射。
天空蓝翡翠的蓝色主要来源于宝石中Cu+离子的吸收光谱重叠区域。
该区域包括了近紫外线和蓝色光波长段，这就是天空蓝翡翠的颜色为什么呈现蓝色的原因。
具体来说，Cu+离子对红色和黄色光的吸收较弱，对蓝色和绿色光的吸收较强。
此外，天空蓝翡翠的颜色还受到其晶体结构和内部含量的影响。
晶体结构通常是由于晶格中的杂质而产生的。
杂质的存在会导致晶体结构中的空隙和溶质能带的形成，从而引起光的吸收和发射的变化。
因此，如果天空蓝翡翠中含有其他杂质，其颜色可能会有所不同。
总结起来，天空蓝翡翠的致色原理主要涉及到其中的Cu+离子的吸收光谱重叠区域。
Cu+离子的存在导致光的吸收和发射，进而影响到宝石的颜色。
此外，晶体结构和内部含量也会对宝石的颜色产生影响。
这些因素共同作用，使得天空蓝翡翠呈现出美丽的蓝色。
根据宝石在热处理过程中内部变化的机理列举热处理技术的原理
一根据宝石在热处理过程中内部变化的机理列举热处理技术的原理（不少于五种）热处理中产生的热效应最终都使晶体内部发生变化，展示珠玉石潜在的颜色美。
根据宝石在热处理过程中内部变化的机理将热处理技术的原理分为八类。
1. 使宝石中致色元素改变而产生颜色的变化：主要成分或微量致色元素2.使宝石原有的色心被破坏而引起颜色的变化3.使宝石中的杂质扩散或改变存在状态而改变颜色4.使一些含水的宝石发生脱水作用而引起颜色的变化5.使某些宝石发生结晶构型的变化6.使某些宝石发生重组、再生和净化而达到优化的目的7.消除宝石中的包裹体，提高宝石的透明度和净度8.温度骤变可能引起珠宝玉石内部产生裂纹二辐照处理钻石有哪些鉴别特征。
1．颜色分布天然彩钻，为直线状或角状色带，与晶面平行，人工致色，色带平行于琢型宝石的小面。
处理产生的颜色分布集中，与琢型、轰击方向有关。
亭部辐照：圆钻型底尖成环状，形成“伞状效应”；阶梯型靠近底面有与其平行的窄色带。
冠部辐照：冠部刻面轮廓颜色富集；围绕腰棱的深色环。
边部轰击：无特征的图案，靠近轰击源一侧颜色深2．吸收光谱：黄钻H4色心引起的吸收线含氮无色钻石经辐照＋加热处理→黄色（H3和H4色心），且以H4为主；天然黄钻没有H4或H4色心不明显。
反之不成立。
595nm或H1b和H1c线辐照黄钻可存在595nm的吸收线，但在加热处理中，随温度上升，595nm吸收线会消失，同时在红外光谱区将出现H1b和H1c吸收线。
3．导电性：天然蓝钻能导电和透过短波紫外光，辐照蓝钻则不导电。
三什么是扩散处理。
扩散处理就是在高温或超高温条件下，通过某种元素在宝石中以扩散的方式来改变宝石内致色元素的种类、含量和元素间的比例，从而达到改变宝石外观特征（如颜色、透明度）的一种化学处理方法。
通常把热扩散处理方法在宝石表层所形成的颜色层称为扩散渗层（简称渗层）四什么是一型，二型扩散处理蓝宝石。
蓝宝石的颜色成因，目前公认是由Fe2+—Ti4+间电荷转移而形成的。
宝石颜色的秘密（上）
宝石颜色的秘密（上）或许你认识很多宝石，也买过宝石，但你是否仔细研究过宝石的颜色？琳琅满目的宝石家族中为何会五彩缤纷、颜色各异？这背后究竟有什么样的秘密？本文有些长分为上、下（此部分为上）我们在搞明白宝石颜色的秘密之前，首先需要明白一个简单的物理原理：当白色的可见光（波长为390~770纳米）进入到宝石之后，这其中的红橙黄绿蓝靛紫七种不同波长的色光会被选择性吸收，透射和反射的各种波长的混合色才是我们看到的宝石的颜色。
如果某种宝石将入射光全部吸收，那它就会呈现出黑色；如果它对所有波长的色光都均匀吸收一部分，那它就会呈现出不同程度的灰色；如果它对各种色光基本上都不吸收，则为无色或者白色；而大多数情况是，宝石会选择吸收某些特定波段的色光，从而呈现出吸收光的互补色。
三菱镜色散但是，宝石对不同色光的吸收受到多种因素的影响，既有本身物质成分和结构的内因，也有光源、观察者的位置和角度的外因，总结起来就是宝石的颜色分为三大类：自色、他色和假色。
举个例子：有人说我黑，原因可能与我本身的肤色、所穿的衣服、外界的光线甚至观察者的位置与角度有关，如果我确实皮肤黑，那这个就是“自色”；如果是因为我穿了一身浅色的衣服而衬托出我很黑，那就是“他色”；如果是因为在晚上观察我而觉得我黑，那就是“假色”。
对于宝石而言，它们究竟有什么样的具体表现呢？自色：我本如此如果我问你，孔雀石是什么颜色的？绝大多数的人都能毫不犹豫地正确回答：绿色。
这是因为绿色是孔雀石的基本色，尽管不同产地的孔雀石会略有差异，但基本色不会变，这就是自色。
它是由于矿物本身内在的原因所引起的颜色，基本上固定，取决于矿物本身的化学成分及内部结构，是鉴定矿物的重要特征之一。
孔雀石之所以是绿色的，主要原因在于它含铜。
铜离子能使很多矿物和宝石产生蓝色或绿色，这样的离子被称为色素离子，这样的元素被称为致色元素。
这些元素必须是宝石本身的固有组分，而不是外来的机械混入物，这才算是宝石的自色。
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铬的致色机理铬在宝玉石中致色是十分引人注目的，特别是红宝石、祖母绿和变石，这三种名贵宝玉石的颜色均是由微量元素铬所致。
在这三种宝玉石中，铬以类质同象的形式代替了铝原子。
铬原子有6个未配对的电子，其中3个为价电子。
它在红宝石、祖母绿和变石的原子结构中与其它原子形成化学键，其余3个电子能自由的改变能级，从而导致宝玉石的颜色。
⑴红宝石红宝石的矿物名称为刚玉，其化学成分是Al2O3。
纯净的刚玉是无色透明的，当有微量的Cr2O3加入时，刚玉才会呈红色。
这是由于Cr3+以类质同象置换部分Al3+。
d轨道发生能量分裂形成不同的能级。
⑵祖母绿祖母绿的矿物名称为绿柱石，分子式为Be3Al2Si6O18。
其原子结构与刚玉相似，Cr3+类质同象代替Al3+后在周围六个氧离子组成的八面体的作用下d轨道发生分裂，形成不同的能级，与刚玉不同的是多了Be2+和Si4+两个离子，从而使周围配位电场强度减弱，其能级相对刚玉降低。
它相当于红光波段，即红光被吸收，而透过的残余色为漂亮的祖母绿色。
⑶变石变石被称为“白昼里的祖母绿，黑夜里的红宝石”，矿物名称为金绿宝石，化学分子式为BeAl2O4，当Cr3+类质同象代替Al3+后，与红宝石和祖母绿一样，在d轨道分裂后形成不同的能级，而与红宝石和祖母绿不同的是受Be的影响电子激发能量，高于祖母绿的，低于红宝石的，即介于绿光和红光波段之间，二者达到临界平衡态。
宝玉石的颜色主要取决于光源中单色光的百分含量，在钨丝灯光或烛光下，与红光相当的能量多，故宝石显红色。
在日光或日光灯下，较低的能量占优势，故宝石显绿色。
三．色心致色在日常生活中，常常无意中长期处于阳光暴晒的玻璃瓶会逐渐变成悦目的淡紫色，当若在炉中对它加热，颜色即可消失。
如果再把瓶放置高能辐射源下，如钴60、r射线中辐射，几分钟内会呈现更深的紫色，这种紫色是来自于色心。
在宝玉石中，紫晶、萤石等均是色心呈色所致。
在优化处理工艺中，一些天然和人工宝玉石也都可以由辐射产生色心，如辐射改色的蓝、黄、红、绿钻石、蓝托帕石等，其中一些颜色较稳定，只有在加热时才消失；一些颜色不稳定，在常温下也会褪色。
这种致色的色心与宝玉石的晶体结构密切相关，可用核磁共振等方法进行研究。
宝玉石中常见的两类色心是“电子色心”和“空穴色心”。
⑴电子色心电子色心是指电子存在于晶体缺陷的空位时，所形成的色心。
使宝玉石产生颜色的原因是阴离子空穴俘获一个电子后，该电子便处于其周围离子所形成的晶体场中，能级发生变化。
当可见光照射宝玉石时，该电子产生由基态到激发态的跃迁，并在跃迁中对可见光产生选择性吸收而呈色，如萤石。
萤石晶体为等轴晶系，在萤石的晶体结构中，正常情况下，一个钙离子与八个氟离子相连，当受到一些放射能辐射时，氟离子容易离开它的正常位置，而导致钙离子的过量，而原来氟离子的位置出现空位。
要保持晶体的电中性，需由一些“自由离子”来充填该空位。
这些电子不像原子或离子固有电子那样由原子核定位，而是由周围所有离子形成的晶体场定位。
在晶体场中，电子从基态向激发态跃迁时吸收可见光的红、黄、绿、蓝大部分光，仅透过紫光，使萤石呈紫色。
⑵空穴色心空穴色心是指由于阳离子缺失而产生的电子空位。
产生颜色的原因是当宝玉石晶体中阳离子空位形成后，为了达到电价平衡，阳离子空穴附近的阴离子在外来能量的作用下释放电子，形成未成对电子，这些未成对电子吸收可见光产生颜色，如水晶族中的烟晶与紫晶。
水晶晶体结构是硅氧四面体。
当水晶中有杂质Al3+存在时，Al3+代替了晶格中的Si4+。
为保持晶体中的电中性，铝离子周围须有氢离子(H+)存在，这个离子往往离开Al3+有一定距离。
如果外能辐射从临近Al3+的氧中释放出一个电子，这个电子会被氢离子俘获而形成氢离子。
O2-→O-+e-H++e -→H而氧离子剩下一个未成对电子。
这个电子吸收可见光而产生颜色，形成烟水晶。
如果水晶中存在的是Fe3+而不是Al3+，则往往出现浅黄色，辐射时可得到紫色，加热后回到黄色，这是人工合成有色水晶常用的方法。
⑶产生色心的辐照源目前人们用多种多样的辐照源来产生色心，从能量较小3eV的可见紫光，可用于产生某些极浅陷阱的不稳定的色心，到各种高能X、r射线、高能粒子、中子反应堆等均常用来做辐射源。
一些辐射只能很浅地穿入样品，大多数物质中仅能产生表面的着色。
另一些辐射虽可以贯穿宝玉石整体但往往有放射性残余，如中子反应堆。
而高能电子的辐照在表面着色的同时，还能产生表面的局部过热，因而会使热敏材料破裂。
用于产生色心的各类辐射源及粒子四．电荷转移致色据分子轨道理论，当原子形成分子后，电子可以从一个原子的轨道上跃迁到另一个原子的轨道上，称为电荷转移。
这种电荷转移对可见光产生强烈的吸收，使宝玉石产生鲜艳的颜色。
电荷转移可以发生在金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属原子之间。
⑴金属与金属原子间的电荷转移金属与金属原子之间电荷转移分为两种类型：①同核原子价态之间的电荷转移。
如Fe2+→Fe3+或Fe3+→Fe2+；Ti3+→Ti4+或Ti4+→Ti3 +；Mn2+→Mn4+或Mn4+→Mn2+等。
同核电荷转移是发生在同一过渡元素不同价态的两个原子之间的相互作用。
如Fe2+和Fe3+的两种铁的电荷状态。
如果这两种离子位于不同类型的格点上，则在这两种排列之间往往有一个能量差，电荷转移将吸收能量，产生颜色，如堇青石。
Fe A2++FeB 3+→FeA3++FeB2+而产生颜色。
如海蓝宝石、绿色碧玺的呈色机理也是这样。
②异核原子价态之间的电荷转移。
如Fe2+→Ti4+或Fe3+→Ti3+。
是由两种过渡元素的两个原子间的相互作用，最典型的例子是蓝宝石、蓝晶石、红柱石。
在蓝宝石晶体中，Fe 和Ti以类质同象代替Al3+进入相连接的八面体中。
Fe和Ti均存在着两种价态，这两种价态有两种结合方式，即Fe2++Ti4+和Fe3++Ti3+。
当电荷通过吸收光能从Fe2+转移到Ti4+时，Fe2+转换为Fe3+,Ti4+转换为Ti3+,Fe3++Ti3+较Fe2++Ti4+的能量高，能级差为，吸收了黄橙光，呈现蓝色的色彩。
蓝晶石、红柱石的呈色原因也属这类。
⑵金属与非金属之间的电荷转移金属与非金属原子之间电荷转移常发生在金属离子与氧离子之间，如O2-→Fe3+,O2-→Cr6+等。
如黄色的蓝宝石、黄色的绿柱石等，均是通过这种氧离子到铁离子电荷转移吸收可见光而产生的颜色。
在金黄色绿柱石的结构中，仅靠Fe3+d电子跃迁产生的吸收很弱，颜色极淡。
而O2-→Fe3+电荷转移吸收可以由紫外延伸到蓝光波段，吸收了蓝紫光，呈现金黄色。
而配位不同的黄色蓝宝石也是O2-→Fe3+电荷转移所致。
金属与非金属原子之间电荷转移致色的宝玉石还有：赤铁矿、黄铁矿、铬铁矿等。
⑶非金属与非金属原子之间电荷转移即阴离子与阴离子之间的电荷转移。
典型的例子是青金石，(Ca，Na)8(Al，SiO4)6(S O4，S2)，深紫蓝色的形成是来自硫化物，每个化合物是由具有单个负电荷的三个硫原子(S3-)所组成，硫的最外层电子排布为3s23p4，因为S3-在分子轨道中总共有19个外层电子，它们在这些轨道中跃迁，吸收了，即强吸收600nm黄光波段，而形成紫蓝色。
一些有机宝玉石如琥珀、珍珠、珊瑚，均为阴离子-阴离子间的电荷跃迁所致。
五．能带致色能带理论认为，固体中的原子不是束缚于某个原子，而是在整个晶体中运动，运到的范围在周期性晶格势场中。
相邻原子的原子轨道重叠形成具有一定能级宽度的能带。
根据能带理论，固体物质中可以有不同的能带，由已充满电子的原子轨道能级所形成低能量的价带，又称为满带。
由未充满电子的能级所形成的高能量导带也称为空带。
这两类能带之间的能量差或间隙称为禁带或带隙。
一些原石的颜色取决于电子从价带向导带跃迁时所吸收的辐射能。
而所需辐射能的大小，取决于带隙的宽度。
当带隙能量大于可见光的能量紫端)时，电子无法被可见光激发而跃迁到导带，可见光全部通过，宝玉石为宽带隙无色透明。
如金刚石，带隙能为；当带隙能量小于可见光能量时(＜窄带隙)，所有可见光都用于电子从价带至导带的激发，所有可见光被吸收，宝玉石呈黑色或灰色；若带隙正好在可见光的范围内，即可出现吸收和透过可见光，使宝玉石产生各种颜色。
金刚石的呈色用能带理论解释较为完善。
金刚石的带隙能为，大于可见光的能量，故纯净的可见光为无色。
当含有少量的氮时，氮原子在金刚石结构中取代碳原子。
氮的最外层电子排布(2s22p3)比四价碳的最外层电子排布(2s22p2)多一个电子。
这个多余的电子在钻石带隙内形成一个杂质能级，称为施主能级，氮原子为“施主”。
这个杂质能级的存在使带隙能量降低，即可吸收紫外光及部分紫光，使钻石呈黄色。
当含有少量硼时，由于硼比碳少一个电子，最外层电子排布为2s22p1,在带隙中形成能级。
由于这个空穴能接受从填满的价带激发来的电子，这种能级称为受主能级。
硼受主的能量为，可使钻石呈蓝色。
此外，辰砂的红色、雄黄的橙色均属这一类型。
六．物理光学致色(干涉、衍射、散射、色散、包裹体)物理光学致色是指宝玉石的晶体结构及内含物对光线的色散、干涉、衍射和散射等作用形成的颜色。
⑴干涉光的干涉是指波长相同、传播方向近乎相同的两束光会相互作用而产生相长增强或相消删除，即产生干涉现象。
拉长石晕彩在宝玉石中是最典型的现象，相当于天然的多层薄膜干涉现象。
当以一定角度观察拉长石时，其外表有时会产生鲜明的虹彩闪光，金属般的蓝色最为常见，且绿、黄、橙红和青色也会发生。
典型的拉长石成分Na2Ca3Al8Si12O40，通常还会有少量其它元素。
在较高的温度时形成清澈透明的单晶，但在较低稳定下不稳定，出溶作用产生许多化合物交替的平行薄层。
如果均匀且薄层厚度在选择性反射的合适限度内，则在这些薄层中由于干涉会产生美丽的彩虹色。
如珍珠的珍珠光泽、晕彩石英的晕彩效应均是干涉效应所产生的。
⑵衍射衍射是干涉的一种特殊类型。
产生衍射的宝玉石结构中最重要的因素是，应具有规则的不同折射率的交替层状堆积，即存在周期间距衍射光栅是产生衍射的必要条件。
衍射作用能产生连续的光谱色，如虹、日晕、日冕及欧洲泊的变彩等。
⑶散射散射一般发生在材料内部结构不规则或组分的大小超出衍射条件界限范围的情形下，其颜色特征与构成材料的颗粒大小和形状有关，当入射光线与不规则排列的小于可见光波长的颗粒相互作用产生散射时，所散射的高能光波比低能光波强得多，即红橙光一般不被散射，只能看到紫和蓝色散射光。
月光石能产生蓝色闪光是由于这些分离相离子散射所致，如果解理发育还可能伴有干涉和衍射，冰长石晕彩就是这些效应的综合。
星光刚玉和猫眼由于内部散射粒子太大，而不能呈现出蓝色，天然玻璃、金星石、黑曜石、砂金石均是散射作用所致。