Индивидуальная кристаллическая структура драгоценного камня взаимодействует со светом уникальным образом и определяет оптические свойства каждой из разновидностей драгоценных камней. Различают эффекты, производимые проходящим и отраженным светом.
Окраска является одним из самых важных и характерных признаков цветных драгоценных камней. Определение всех минералов начинается с установления окраски камня. Наиболее распространенным методом определения окраски минералов является их визуальное исследование при дневном свете или при освещении лампой дневного света на фоне листа белой бумаги. Но есть более точный метод определения цвета — это изучение спектра лучей, проходящих через вещество, и измерение длины разных волн (фиолетовых, синих, красных и др.). Изучение кривых поглощения лучей, проходящих через самоцветы, дает правильное, объективное определение их цвета.
Каждый самоцвет фактически имеет уникальный цветовой «отпечаток пальца» (именуемый спектром поглощения), но виден он только при рассматривании камня с помощью спектроскопа; а невооруженным глазом различные драгоценные камни могут восприниматься в одинаковом цвете. Для полной характеристики окрасок ювелирных камней принято различать: 1) цвет-оттенок — точное определение цвета, который обычно сравнивается с окраской наиболее известных предметов или веществ и обозначается двойным названием, включающим цвет и оттенок (например, травянисто-зеленый, золотисто-желтый);
2) тон-колорит, когда устанавливаются соотношения цвета по тону (светлые, темные), определяется ведущий цвет в окраске камня;
3) интенсивность окраски — густота или насыщенность ведущего цвета.
Обратим внимание на то, что в одних случаях окраска является совершенно специфической для данного минерала; если она и испытывает некоторые колебания в оттенке и густоте, то все же сохраняет основные свои черты. Такая окраска как бы неотъемлема от данного химического соединения — это его собственная, или идиохроматическая, окраска(например, малахит).
Другая окраска, в противоположность первой, изменчива и непостоянна; она не связана непосредственно с химическим составом минерала; это окраска чужая — аллохроматическая. Она вызвана примесями какого-либо вещества (количественно эти примеси могут быть ничтожны), которое само по себе является окрашенным. Такова, например, окраска изумруда, рубина или сапфира. Она зависит от химического вещества, которое является окрашенным и которое мы называем хромофором, т. е. носителем окраски. Различают также псевдохроматический тип окраски, связанной обычно с явлениями физико-оптического характера — интерференцией и дифракцией, преломлением, дисперсией, полным внутренним отражением, а также рассеянием света. Примером может служить иризация благородного опала. Псевдохроматические окраски имеют ограниченное значение.
Конечно, основной задачей является разгадка самой основной цветности — идиохроматической, ибо она в конце концов решает все. Давайте взглянем на менделеевскую таблицу и посмотрим какие элементы обладают свойствами хромофоров, т. е. являются носителями цвета. Мы сразу заметим, что это металлы, стоящие в середине таблицы: титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель и медь, а в меньшей степени — вольфрам, молибден, уран и редкие земли. Это и есть красители всего мира — основа ярких и чистых тонов, красоты самоцветов и ценности искусственных стекол. Нет сомнения, что по своей распространенности в земной коре железо является самым важным хромофором, тем более что каждое легкое изменение структуры железа позволяет наблюдать его окраски в природе. От почти бесцветных светло-зеленых и желтоватых тонов до бурых, красно-коричневых и черных металлических — такова амплитуда колебания цветов, вызываемых этим хромофором. Окраски закиси железа очень характерны: примерами ее являются зеленоватые хлориты, актинолит или зеленый турмалин; примерами окраски окиси железа могут служить ржавчина, потеки железистых гидратов, лимонит, гематит, гётит. Интересен случай, наблюдающийся при соединении окиси и закиси (особенно в присутствии воды): получаются густо-синие окраски, переходящие в черные. Такой синий цвет нам известен в вивианите — синей земле наших болот и торфяников, когда почти бесцветный фосфат закиси железа начинает окисляться в бурый бераунит.
Второе место занимает хром. Самое название этого элемента от греческого слова, обозначающего цвет, говорит о том, что мы имеем в нем сильный и разнообразный по тону хромофор. Если бы он был более распространен в земной коре, в природе было бы гораздо больше разнообразных и ярких окрасок. Хром окрашивает такие самоцветы, как пироп, рубин, александрит и изумруд; минералы хрома — крокоит и уваровит — отличаются яркими, насыщенными цветами. Кроме названных, в качестве хромофорных веществ, формирующих окраску минералов, чаще выступают переходные элементы, такие как медь, титан, ванадий, марганец, кобальт, никель, а также некоторые редкоземельные элементы: иттрий, празеодим, неодим, тербий, уран.
