整理/劉富康

烏桑巴拉效應(yīng)（Usambara effect）是指，隨著光線(xiàn)通過(guò)寶石的路徑長(zhǎng)度的增大，寶石的色調(diào)發(fā)生變化的特殊現(xiàn)象。

1849年，Haidinger在使用二色鏡觀(guān)察具有三色性的金綠寶石時(shí)發(fā)現(xiàn)：在日光下，被觀(guān)察的金綠寶石的三色性為不同種類(lèi)的綠色；在燈光下，它的三色性為橘黃色（最淺）、祖母綠色（最深）以及紅紫色。當(dāng)顯示紅紫色時(shí)，在寶石較薄的部分為帶有紫色調(diào)的綠色，在寶石較厚的部分為紅紫色。

1961年，Webster在觀(guān)察一種來(lái)自坦桑尼亞的深綠色碧璽時(shí)發(fā)現(xiàn)，在較薄的部位是綠色，在較厚的部位為紅色。當(dāng)使用二色鏡觀(guān)察時(shí)，在較薄的部位有較強(qiáng)的二色性，分別為淺綠色和深綠色；在較厚的部位，為淺紅色和深紅色。

1997年，Halvorsen A等人研究來(lái)自坦桑尼亞?wèn)|部Umba Valley的含鉻的綠色碧璽時(shí)發(fā)現(xiàn)，在透射光下，碧璽最薄的一端呈現(xiàn)綠色，最厚的一端為紅色；并發(fā)現(xiàn)相同厚度的碧璽在富含紅光的強(qiáng)光照明下比冷光源光纖燈的照明下紅色更深。

后來(lái)還有學(xué)者在石榴石中發(fā)現(xiàn)了烏桑巴拉效應(yīng)，作為光性均質(zhì)體，石榴石是沒(méi)有二色性的，這說(shuō)明烏桑巴拉效應(yīng)與二色性是寶石兩種不同的性質(zhì)，但是這種現(xiàn)象通常被錯(cuò)認(rèn)為寶石的二色性或者變色效應(yīng)。除此之外，柱晶石、堇青石、綠簾石、紅柱石等寶石也可發(fā)生這種效應(yīng)。

烏桑巴拉效應(yīng)的出現(xiàn)是由于寶石中存在一定量的鉻元素，使寶石的可見(jiàn)光光譜在紅區(qū)和藍(lán)綠區(qū)存在兩個(gè)明顯的透射窗。根據(jù)Lambert法則：

其中Io表示進(jìn)入寶石的光的強(qiáng)度，I(z)表示穿過(guò)厚度為z、吸收系數(shù)為a的寶石的光的強(qiáng)度。

如果Io變?yōu)?/2 Io，z變?yōu)?z，那么I(z)就會(huì)變?yōu)?/4 I(z)。

寶石的厚度越大，那么通過(guò)寶石的光的路程就更長(zhǎng)，也就是光程更長(zhǎng)。隨著光程的增加，透光能力總體上是逐漸減弱的，隨著光路長(zhǎng)度增大，綠區(qū)透光率減小的速度逐漸大于紅區(qū)，同時(shí)觀(guān)察者視網(wǎng)膜上接收彩色畫(huà)面的紅、綠、藍(lán)三色視錐細(xì)胞的數(shù)量并不均等，其中綠色的視錐細(xì)胞最多，紅色次之，所以人眼對(duì)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(diào)從綠色變?yōu)榧t色。

這種現(xiàn)象在寶石中不是很常見(jiàn)，但是在有機(jī)染料領(lǐng)域卻是很常見(jiàn)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)葉綠素也有這種效應(yīng)：使用透射光照射葉綠素的丙酮溶液，如果溶液僅有薄薄一層則呈現(xiàn)綠色，如果溶液深度增加將會(huì)顯示紅色。鑒于葉綠素具有這種性質(zhì)，如果使透射光穿過(guò)2～3片綠葉來(lái)觀(guān)察具有usambara效應(yīng)的綠色碧璽時(shí)，就可能觀(guān)察到紅色。