光的本质

光是一种以极大的速度通过空间传播能量的电磁波，它具有波动性。电磁波是在空间运动传播着的电磁振动（变化的电磁场），电磁振动方向垂直其传播方向，即电磁波属一种横波，因而光波也是一种横波（图1-3-1）。光波以其频率（v）或波长（λ）为特征，光的速度与频率、波长具如下关系：

c=vλ

式中：c为光速（2.9979×10¹⁰cm/s）;v为光的频率（单位Hz，赫兹）；λ为光的波长（单位nm,1nm=10^-9m）。在红外光谱的测试与研究中，经常用波数ν来表示不同频率的红外线波数的定义为单位距离中波的数目，其量纲为cm^-1。波数和波长的关系为ν＝1/λ＝v/c。

整个电磁波为一广阔的区段，它包括波长较长的无线电波，直至波长较短的Y射线。将各种波长的电磁波按其波长顺序排列，即构成电磁波谱。

图1-3-1 光的波动性

光的波动理论（见图1-3-1）较好地解释了诸如干涉、衍射等宝石中常见的一些光学现象。

普朗克（1900）认为各种频率的光只能不连续地被发射和吸收，能量是不连续的，是量子化的；基于光量子具有一定的能量、质量和运动速度，因而光具有粒子性。爱因斯坦指出，不同频率的光子具有不同的能量，每个光量子具有hv的能量，并提出光的波粒二象性的重要关系式：

系统宝石学（第2版）

式中：c为光速；v为光的频率；λ为光的波长；h为普朗克常数（等于6.63×10^-34/J·s）。

鉴于宝石矿物中的电子属一种微观粒子，因而光的粒子性较好地解释了光的直线传播反射、折射宝石颜色的成因及荧光、磷光等光电效应。