山東
寶石的顏色變化是一個有趣的現象。
作為寶石界的“神奇存在”，會變色的寶石就像大自然的"黑科技"，十分稀少且神秘。
關于那些會“變色”的寶石，我們寫過很多文章：
具有“變色效應”的亞歷山大變石、變色藍寶石、變色石榴石：《6月生辰石里最貴的一種：老牌五大寶石之一，買一送一的變石》。
低溫熱致變色（可逆）的鋯石：《變色寶石中的戰斗機！絕大多數人都沒見過的罕見熱變色寶石》。
因為色心不穩定產生可逆光致變色的“紫方鈉石”：《一曬就“黑”，一捂就“白”？這3種寶石紫外光下會變色》。
光感應變色、熱感應變色的變色龍鉆石：《說點你不知道的：變色龍鉆石？那是什么東西？》。
雖然都是變色，但是造成寶石變色的原因五花八門，今天要講的是一種聽起來洋氣又高級的：“烏桑巴拉效應（Usambara effect）”。
兩個疊加的含鉻綠碧璽晶體，展現烏桑巴拉效應。
什么是烏桑巴拉效應（Usambara effect）
烏桑巴拉效應（Usambara effect）—— 第一次聽這個學名，是不是感覺它的名字就像念咒語一樣非常“魔幻”且“神秘”？
雖然聽起來這個名字“深不可測”，但其實“烏桑巴拉效應”是一種十分罕見的光學效應。
它以坦桑尼亞烏姆巴山谷的烏桑巴拉山脈命名（該地區近幾十年來一直產出豐富的變色寶石）。
寶石學中對“烏桑巴拉效應（Usambara effect）”的定義是指：隨著光線通過寶石的路徑長度的增大，寶石的色調發生變化的特殊現象。
說人話就是：烏桑巴拉效應與光路的長度——即寶石的厚度有關。擁有烏桑巴拉效應的寶石，寶石的厚薄不同，顯現的顏色也不同。
烏桑巴拉效應產生的原理
烏桑巴拉效應的出現，是寶石中鉻元素玩的魔法，寶石的可見光光譜在紅區和藍綠區存在兩個明顯的透射窗。
寶石的厚度越大，那么通過寶石的光的路程就更長，也就是光程更長。
隨著光程的增加，透光能力總體上是逐漸減弱的，而綠區透光率減小的速度大于紅區。
而觀察者視網膜上接收彩色畫面的紅、綠、藍三色視錐細胞的數量并不均等，綠色的視錐細胞最多，紅色次之，所以人眼對于綠光的敏感度大于紅光。
隨著寶石厚度的增加，人眼看到的色調從綠色變為紅色。
下圖就是兩片具有烏桑巴拉效應（Usambara effect）的鎂電氣石，分開觀察顏色均為藍綠色，但重疊在一起時，由于厚度增加了，肉眼看上去就變成了紅色。
烏桑巴拉效應的寶石有哪些
烏桑巴拉效應（Usambara effect）最早是由挪威寶石學家Asbj?rn Halvorsen等人在1997年提出的。
上世紀90年代初，Asbj?rn Halvorsen在坦桑尼亞Usambara山脈東部 Umba Valley發現一批具有與獨特光學效應的鉻碧璽。
經過數年的研究，在1997年Asbj?rn等人在《寶石學雜志》上第一次闡述了這種特別的變色現象，并為它定名為"Usambara effect" 。
但實際上，具有烏桑巴拉效應（Usambara effect）的寶石并不僅有碧璽這一種，具有桑巴拉效應的寶石產地也不單單局限于某一地區。
具有烏桑巴拉效應的碧璽，反射光和透射光的鏡像。
早在1849年，Haidinger在使用二色鏡觀察具有三色性的金綠寶石時，就發現了在燈光下的秘密：該寶石較薄的部分為帶有紫色調的綠色，在寶石較厚的部分為紅紫色。
2000年1月，法國地質學家Cedrik Simonet在《寶石學雜志》中描述了來自肯尼亞的碧璽中的烏桑巴拉效應，后在肯尼亞產地的石榴石中看到了同樣的效應。
除此之外，柱晶石、堇青石、綠簾石、紅柱石等寶石也可具有烏桑巴拉效應。
當“烏桑巴拉效應”遇到“變色效應”
你認為一顆寶石具有“烏桑巴拉效應”已經足夠“魔幻”了？
還有比“魔幻”更魔幻的事情就是：同一顆寶石上，烏桑巴拉效應可與變色效應互相作用。
上圖為一顆同時具有烏桑巴拉效應和變色效應的柘榴石，從日光（棕綠色）到白熾燈（紅色）的顏色變化。其中，日光下腰圍周圍的紅棕色刻面反射是烏桑巴拉效應的結果。
擁有一顆具有這樣雙重光學效應的寶石，對于寶石愛好者來說，簡直是疊加buff的雙倍快樂。
J先生說：
讀完文章，寶石中神奇的烏桑巴拉效應（Usambara effect）你get到了嗎？
如果你是寶石礦物標本收藏愛好者，不妨入手這樣一顆與眾不同“玩具”吧~
還想了解哪些寶石中“神奇”的特性，歡迎評論區留言哦~
（注：本文部分圖片源于網絡，如有侵權，請聯系小編刪除~）
參考文獻：
《烏桑巴拉效應》劉富康
《The Usambara Effect and other colour-change Effects in Gemstones》
趙梓彤 . 寶石內部的光路長度對其顏色呈現的影響 [J]. 中國寶玉石 , 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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