Espectroscopía y divisores de haz

El espectro de una piedra preciosa puede ser muy útil para identificar o distinguir entre dos piedras preciosas que se ven similares, razón por la cual las propiedades ópticas se mencionan a menudo en los artículos de piedras preciosas.

La herramienta principal utilizada para determinar las propiedades ópticas de las piedras preciosas es el espectroscopio. Para entender cómo funcionan los divisores de haz, primero debemos examinar los fundamentos de la luz. La luz que llamamos luz blanca es en realidad una mezcla de todas las longitudes de onda en el rango visible combinadas en proporciones específicas. Cuando esta luz pasa a través de un material incoloro, no se absorbe nada de la luz, lo que da como resultado una luz blanca tal como es. Sin embargo, cuando la luz pasa a través de un material diseñado para absorber diferentes partes de la luz blanca, solo ciertas longitudes de onda pueden emerger y llegar a nuestros ojos. Las partes que aparecen consisten en luz blanca menos ciertas longitudes de onda, por lo que solo podemos ver ciertos colores. Por ejemplo, si un material absorbe el rojo, el naranja y la mayoría de las longitudes de onda amarillas, solo quedan el azul y el verde, lo que significa que la luz emitida es azul verdosa. Esto explica por qué ciertos colores aparecen en las piedras preciosas. Toma un rubí. Es roja para nosotros porque la gema absorbe casi toda la luz violeta y verde que la atraviesa.

Un divisor de haz es un dispositivo que utiliza un prisma o rejilla de difracción para separar la luz blanca en un espectro de colores componentes. El espectro consta de un infinito (en el caso de un prisma) o finito (en el caso de una rejilla de difracción), compuesto por imágenes de rendijas muy estrechas, cada una de las cuales representa una longitud de onda diferente. Una piedra preciosa colocada entre la fuente de luz y la rendija absorbe ciertas longitudes de onda. Por lo tanto, las imágenes de hendidura en estas longitudes de onda se pierden del espectro observado y aparecen como líneas oscuras. El ancho de la línea depende del diámetro de la rendija y, por lo general, se puede ajustar. Por lo general, se absorbe toda la banda espectral y el resultado es una banda oscura en lugar de una línea. Mientras que algunas fuentes de luz utilizadas en espectroscopia producen todas las longitudes de onda visibles, es posible que otras no produzcan todas las longitudes de onda visibles. Por ejemplo, si se apunta un divisor de haz hacia el sol, el espectro observado contendrá líneas oscuras incluso si no hay material absorbente frente a la rendija. Estas se llaman líneas de Fraunhofer, en honor a Joseph von Fraunhofer (1787-1826) quien demostró que representan la absorción de elementos en las capas exteriores gaseosas de la atmósfera del Sol.

Ciertas piedras preciosas tienen espectros muy singulares. Generalmente, el espectro se produce por la acción de ciertos átomos en la estructura cristalina, que son los responsables últimos de la absorción de la luz. Por ejemplo, las esmeraldas contienen cromo, por lo que el espectro de las esmeraldas contiene líneas de absorción muy distintas que representan el cromo. Estas bandas de absorción están ubicadas en la parte más roja del espectro. Si bien a menudo es imposible identificar gemas basándose únicamente en datos espectrales, esta información puede ser útil una vez que reduzca su selección a un puñado de gemas con propiedades ópticas únicas. Por ejemplo, no se puede distinguir un rubí de un granate simplemente mediante un examen espectroscópico. Sin embargo, algunas piedras preciosas tienen información espectral extremadamente única que se puede utilizar con fines de identificación. Estas piedras preciosas incluyen apatito, circón, peridoto, sinhalita e idocrasa.