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¿Qué es la espectroscopia de absorción de piedras preciosas?

Si bien es una cualidad obvia, el color por sí solo no le dirá nada acerca de una piedra preciosa. Mediante el uso de un espectrómetro para mostrar el espectro de absorción, los gemólogos pueden obtener una imagen más completa de cómo una piedra preciosa interactúa con la luz y adquiere color. Determinar las longitudes de onda de la luz absorbida por una piedra preciosa en particular puede ayudar a identificarla. Esto también puede ayudar a determinar si una piedra preciosa es natural o sintética, o si se ha sometido a tratamientos de color como tintes.

«Esmeralda» es tanto una piedra preciosa como un término verde. ¿Cómo saben los gemólogos si una esmeralda es realmente una esmeralda?Mackay Jade, en exhibición Institución Smithsonian. Foto atravesar Greylock. Con permiso CC By-SA 2.0.

¿Qué significa «absorber»?

El espectro de absorción afecta en gran medida el color de las piedras preciosas. Cuando la luz blanca incide en una piedra preciosa, los fotones de una longitud de onda o color específicos se «absorben» a nivel atómico. Si bien los colores a menudo se describen por la longitud de onda de la luz, también se pueden describir por la frecuencia o la vibración de la luz. Cada longitud de onda específica tiene una frecuencia correspondiente. Cuando la frecuencia de la luz coincide con la frecuencia de los átomos en la piedra preciosa, la energía de las vibraciones de la luz se suma a la energía de las vibraciones atómicas. Las gemas se calientan a medida que «absorben» la luz.

Puede parecer extraño que las gemas puedan convertir ciertos colores en calor, pero hay un ejemplo bien conocido de objetos que convierten el color en calor. Los objetos negros absorben todas las longitudes de onda de la luz visible y la convierten en calor. El color «negro» que vemos es la absorción de toda la luz visible. Los objetos blancos reflejan todas las longitudes de onda de la luz visible, por lo que no obtienen calor ni ningún otro color de la luz que no sea la «luz blanca». Es por eso que la ropa negra te mantiene más abrigado y la ropa blanca te mantiene más fresco.

La absorción de luz de una piedra preciosa es diferente del reflejo interno de la luz dentro de la piedra preciosa facetada que hace que la piedra preciosa se disperse. La luz absorbida por la gema no rebota, sino que queda atrapada en su interior. La luz absorbida sólo existe en forma de calor.

¿Qué sucede con la luz no absorbida?

El color que vemos en las piedras preciosas no proviene de longitudes de onda de luz absorbidas. Recuerda que la luz absorbida se convierte en calor. Necesitamos considerar la luz no absorbida.

Las piedras preciosas pueden transmitir o reflejar longitudes de onda de luz que no se absorben. Las piedras preciosas transparentes transmiten longitudes de onda que no se absorben (permitiendo el paso de la luz), mientras que las piedras preciosas opacas las reflejan. Nuestros cerebros procesan longitudes de onda no absorbentes vistas a simple vista como colores.

Los diferentes tipos de piedras preciosas absorben, transmiten y reflejan diferentes longitudes de onda de luz. Estas combinaciones son parte de lo que les da su color único. Por ejemplo, la esmeralda no es verde porque absorbe longitudes de onda de luz verdes. En cambio, consideramos que las longitudes de onda no absorbidas en las esmeraldas son verdes. Al mismo tiempo, los gemólogos pueden observar las longitudes de onda de absorción de las esmeraldas a través de un espectroscopio.

¿Cómo es el espectro de absorción de una piedra preciosa?

La luz blanca se compone de todos los colores visibles. Su espectro, cuando se dispersa a través de un prisma, parece un arco iris. Los divisores de haz dispersan la luz blanca e indican la longitud de onda del color, generalmente medida en nanómetros (nm) o mil millonésimas de metro. Algunos espectrómetros miden longitudes de onda en Angstroms (Å) o mil millonésimas de metro.

espectro de absorción

Espectro visible, desde el violeta a 380 nm hasta el rojo a 750 nm. En esta imagen, ningún objeto absorbe ningún color ni longitud de onda. imagen atravesar Gringer. Área pública

Los divisores de haz hacen visible el espectro de absorción de la piedra preciosa al dirigir la luz blanca hacia la piedra preciosa y mostrar la iridiscencia de colores resultante (menos los absorbidos). Estas longitudes de onda de luz absorbidas aparecen como líneas oscuras. A veces, se absorben regiones espectrales enteras o rangos de color y aparecen oscuros.

Los gemólogos pueden comparar las líneas de absorción, las áreas y los patrones que ven con un espectrómetro con espectros de absorción de piedras preciosas conocidas para ayudar a identificar piedras preciosas específicas. Por ejemplo, las esmeraldas exhiben un espectro de absorción pronunciado: la línea de absorción negra está entre 680 y 683 nm, la región de absorción está entre 580 y 630 nm y el extremo violeta del espectro se absorbe casi por completo. Las verdaderas esmeraldas exhiben este espectro de absorción independientemente de si las esmeraldas aparecen o no en «verde esmeralda».

No todas las piedras preciosas tienen un espectro de absorción único que las identifica. Algunas gemas requieren un análisis adicional para su identificación. Sin embargo, mirar el espectro de absorción de una piedra preciosa puede ser una prueba gemológica valiosa.

¿Por qué algunos espectrómetros muestran espectros de absorción de manera diferente?

Espectro de absorción esmeralda

Hay dos tipos de divisores de haz: rejillas de difracción y prismas. Ambos funcionan bien y miden las mismas longitudes de onda.

Los espectrómetros de rejilla de difracción distribuyen las longitudes de onda uniformemente.

Los divisores de haz prismáticos distorsionan las regiones azul y roja para que las líneas de absorción sean más fáciles de ver.

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