В связи с тем что наш глаз не способен анализировать цвет, камни могут казаться очень близкими по окраске, хотя образующий эту окраску свет составлен из разных частей спектра. В этом можно убедиться, наблюдая камни через подходящий фильтр: эффект будет различным. Один из двухцветных фильтров — фильтр Челси (изобретен Андерсоном и Пейном), пропускающий узкую полосу в красной части спектра и такую же полосу в желто-зеленой части. Изумруд в отличие от других зеленых камней пропускает значительное количество красного света, и поэтому при наблюдении через фильтр Челси он кажется красным или розовым. Когда этот фильтр был впервые изготовлен (в начале 30-х годов), он предназначался специально для того, чтобы отличать естественный изумруд от других зеленых камней, например от зеленого корунда, зеленого турмалина, зеленого оливина (хризолита) или от пасты: все они кажутся через фильтр зеленоватыми. Последующий опыт показал, что такое испытание надо применять с осторожностью: ряд других естественных зеленых камней, таких, как демантоид и некоторые виды зеленых цирконов, через фильтр выглядят красноватыми в противоположность некоторым естественным изумрудам, содержащим железо. Синтетические изумруды всегда кажутся красными, и сама интенсивность этого цвета может быть иногда их отличительным признаком.
Фильтр Челси имеет и другое употребление. Синтетическая голубая шпинель кажется через него красной, а драгоценные камни, на которые она похожа по цвету (сапфир, голубой циркон и аквамарин),— зеленоватыми или сероватыми; поддельный «сапфир» из кобальтового стекла через фильтр выглядит красноватым. Рубин, как натуральный, так и синтетический, имеет при взгляде через фильтр характерный флюоресцирующий ярко-красный цвет. (Об использовании фильтров для изучения флюоресценции более подробно говорится на стр. 135.).
Как уже было сказано, видимый цвет камня зависит от того, какие части солнечного спектра поглощает этот камень. В этом отношении показателен пример александрита — разновидности хризоберилла. Среднюю часть спектра (желто-зеленую) александрит не пропускает, и проходящий свет образован сочетанием крайних цветов спектра: красного и фиолетового. При дневном свете такой камень выглядит зеленым, а при искусственном свете, в котором сильнее выражена красная часть спектра, равновесие сдвигается в другую сторону и цвет камня становится малиновым. Это удивительное явление осложнено сильным дихроизмом, характерным для данной разновидности хризоберилла.
В постоянстве цветов неорганический мир держит верх над органическим. Каждая опытная домохозяйка отлично знает, что надо закрывать ковры и другие ткани от яркого солнца, чтобы они не потускнели. Но как бы мы ни заботились об их сохранности, все равно самые яркие цвета со временем становятся серыми, как это видно по старинным гобеленам. С другой стороны, цвет драгоценных камней гораздо более устойчив, и, насколько можно судить по сопоставлению с только что извлеченным из породы материалом, окраска старинных ювелирных камней за истекшие столетия едва ли изменилась. Есть, однако, и исключения. Например, розовая окраска камней сравнительно недолговечна: красный турмалин, пробыв на дневном свету около ста лет, заметно желтеет. Некоторые оттенки коричневого цвета, например цвет топазов из Сибири, на ярком свету полностью исчезают.
Цвет многих драгоценных камней можно изменить или даже совсем удалить нагреванием. Поскольку при этом ничто к камням не добавляется, причину такого явления надо искать в какой-то устойчивой перестройке атомов окрашивающего агента. Наиболее известный пример — прекрасный розовый топаз, который в течение долгого времени был излюбленным ювелирным украшением. В природе топазы розоватой окраски встречаются очень редко, но было обнаружено, что желтые камни из Бразилии, если их осторожно нагреть и охладить, приобретают постоянный розовый цвет. Некоторые цирконы, обработанные таким же способом, полностью обесцвечиваются; вследствие сильной дисперсии, или игры, света ограненные под бриллиант цирконы могут довольно успешно выдаваться за алмазы, однако светопреломление в цирконе не очень высокое, и значительная часть падающего света уходит из него через задние грани, что уменьшает яркость. С другой стороны, при иных условиях нагревания циркон становится тем привлекательным голубым камнем, который так красив в современных ювелирных изделиях. Менее известны другие примеры изменения цвета при нагревании: кварц из фиолетового (аметист) становится оранжевым, желтым и зеленым, а из дымчатого — желтым, берилл из бледно-зеленого — голубым, корунд из фиолетового и желтого — соответственно бледно-розовым и бесцветным. В целом можно сказать, что нагревание ослабляет окраску.
На цвет некоторых драгоценных камней действует радиоактивное облучение, если они окажутся рядом с радиоактивным веществом или будут специально обработаны в ядерном реакторе. Алмаз приобретает зеленый цвет, который при нагревании переходит в коричневый. Бесцветные корунд и кварц становятся бледно-коричневыми, примерно такой же оттенок появляется и у розового кварца. Облучение рентгеновскими лучами оказывает временное действие.
Очевидно, можно найти много способов обработки пористых материалов, вроде агата и халцедона, поскольку поры могут заполняться любым посторонним веществом; с другой стороны, расположение частиц в таких веществах подчиняется форме пустот. Агат, который одно время широко использовался в ручках для зонтов и в других поделках, почти всегда подвергали окраске, так как серые тона и бледные оттенки естественного материала не привлекали взгляда. Искусство окрашивания агата и халцедона не ново, такая возможность была в какой-то степени известна еще древним римлянам. Вымочив подходящий кусок халцедона в меду и подвергнув затем нагреву, они получали четкие черные полоски. В наши дни того же результата достигают, действуя парами серной кислоты на сахарный сироп, заполнивший пустоты. В обоих случаях конечный продукт напоминает ламповую сажу и имеет густую черную окраску. При простом нагревании куска, пропитанного сиропом, получают коричневый цвет. Поскольку в пустотах часто находится гидроокись железа, обработка теплой соляной кислотой дает лимонно-желтую окраску различной интенсивности; при обработке азотной кислотой получается красный цвет. Используя растворы солей никеля и хрома, можно получить яблочно-зеленую и травяно-зеленую окраску. Различные оттенки синего цвета возникают при пропитывании пустот железистосинеродистым калием и последующей обработке раствором сульфата железа, в результате чего образуется железистосинеродистое железо — так называемая берлинская лазурь. Халцедон, окрашенный таким способом, известен как «швейцарский», «немецкий» или «фальшивый» лазурит. Большое количество разнообразных цветовых оттенков можно получить с помощью анилина, но его использование для этой цели не рекомендуется, так как на солнце такая окраска быстро тускнеет.
Цвет драгоценных камней часто зависит от примеси окислов металлов, которые не входят в химическую формулу и присутствуют в таких малых количествах, что с трудом определяются даже при самом точном химическом анализе. Более чувствителен к этим примесям спектроскоп, и присутствие некоторых таких элементов можно обнаружить по полоскам в спектре пропускаемого камнем.
света. К наиболее эффективным красителям относятся следующие: железо, которое в окисном виде дает желтые оттенки, а в за-кисном — знакомый бутылочно-зеленый цвет; хром, окрашивающий в красный цвет, как в рубине, и в зеленый цвет, как в изумруде; медь, которая в соединении с гидроксилом создает окраску бирюзы (зеленоватая окраска бирюзы вызывается присутствием железа), диоптаза, азурита и малахита; титан, дающий голубой цвет; литий, с которым связана весьма неустойчивая розовая окраска; марганец, создающий красивые алые и розовые цвета, как в родоните и родохрозите. Важную роль в богатстве цветов драгоценных камней играют и другие элементы: ванадий, кобальт, никель, а также, возможно, галлий и цезий. Драгоценные камни можно назвать идиохроматическими
, если окрашивающий агент входит в химическую формулу, и аллохроматическими
, если он является примесью. Вопрос о спектрах поглощения обсуждается ниже.
Цвет — наименее надежная характеристика для определения вида камня, так как существуют родственные виды, имеющие очень различную окраску, и очень далекие друг от друга виды, мало отличающиеся по цвету. Так, кварц, несмотря на простоту своего состава, весьма разнообразен по цвету, а рубин и альмандин могут показаться на первый взгляд очень похожими. Тем не менее некоторые камни специфически окрашены (наиболее наглядным примером может служить изумруд), а в других опытный глаз может обнаружить характерные тонкие оттенки цвета. Во всяком случае, цвет является самой наглядной из физических характеристик, и по цвету можно проводить грубую классификацию различных камней; в таблице, помещенной в части IV этой книги, драгоценные камни расположены в соответствии с их обычной окраской.