Lưỡng sắc kính là một ống nhỏ cầm tay cho phép nhìn cùng lúc hai màu mà một viên đá lưỡng chiết phát ra theo hai hướng dao động khác nhau của ánh sáng. Nếu hai ô trong lưỡng sắc kính khác màu nhau khi xoay đá, viên đá chắc chắn là đá lưỡng chiết; nếu không khác ở mọi hướng, viên đá có khả năng là đá đơn chiết như spinel, garnet hay thuỷ tinh.
Dụng cụ này nhỏ, rẻ, không cần điện, nhưng đọc kết quả có mấy bẫy mà người mới hay rơi vào. Bài giải thích tính đa sắc từ đâu ra, hai kiểu lưỡng sắc kính, cách người giám định soi, những gì thấy được ở vài loài đá quen thuộc và khi nào kết quả "không thấy gì" chẳng chứng minh được điều gì.
Tính đa sắc là gì và vì sao một viên đá có hai màu
Ở đá lưỡng chiết, ánh sáng đi vào bị tách thành hai tia dao động theo hai mặt phẳng vuông góc với nhau. Mỗi tia đi qua mạng tinh thể theo một hướng khác, gặp các nguyên tử tạo màu theo một cách khác, nên bị hấp thụ những bước sóng hơi khác nhau. Kết quả là viên đá có thể đỏ hơi tím theo hướng này, đỏ hơi cam theo hướng kia. Hiện tượng đó gọi là tính đa sắc.
Đá thuộc hệ tinh thể có một trục quang học như corundum, beryl, tourmaline, thạch anh có thể cho tối đa hai màu, gọi là lưỡng sắc. Đá có hai trục quang học như tanzanite, iolite, andalusite, peridot có thể cho tối đa ba màu, gọi là tam sắc; nhưng mỗi lần nhìn qua lưỡng sắc kính bạn chỉ thấy hai trong ba màu, phải đổi hướng đá mới thấy màu thứ ba.
Đá đơn chiết, gồm các loài kết tinh hệ lập phương và vật liệu vô định hình, không tách tia sáng nên không có tính đa sắc. Đây là chỗ lưỡng sắc kính phát huy tác dụng: một viên đỏ cho hai màu rõ ràng không thể là spinel đỏ hay garnet đỏ, cũng không thể là thuỷ tinh đỏ. Với mắt thường, có đá đa sắc mạnh đến mức thấy được ngay khi nghiêng, như iolite hay tanzanite chưa nung; đa số đá khác cần dụng cụ.
Hai kiểu lưỡng sắc kính và chỗ khác nhau
Kiểu tinh thể canxit. Bên trong ống có một khối canxit trong suốt, loại khoáng vật có độ lưỡng chiết rất lớn. Canxit tách hình ảnh của một ô cửa nhỏ thành hai ô nằm cạnh nhau, mỗi ô chỉ cho đi một hướng dao động. Màu trong hai ô vì thế hiện ra liền kề, dễ so sánh. Đây là kiểu được nhiều người làm nghề ưa vì hai màu rõ và cạnh nhau.
Kiểu phim phân cực. Thay vì canxit, ô cửa được dán hai mảnh phim phân cực đặt vuông góc nhau. Kiểu này rẻ, nhẹ, cửa sổ nhìn rộng, dùng được với đá lớn, nhưng hai màu thường nhạt hơn và ranh giới giữa hai ô kém sắc.
Kính lúp gắn kèm. Nhiều mẫu có thấu kính ở đầu ngắm để điều chỉnh tiêu cự, giúp nhìn rõ hai ô màu thay vì nhìn vào bản thân viên đá.
Điều không đổi giữa hai kiểu. Cả hai chỉ tách những hướng dao động sẵn có trong ánh sáng đã đi qua đá. Chúng không tạo ra màu mới, không đo được bước sóng, không thay được máy quang phổ. Nhiệm vụ của chúng là trả lời một câu hỏi duy nhất: đá có tính đa sắc hay không, mạnh hay yếu, màu nào.
Người giám định soi đá bằng lưỡng sắc kính thế nào
Thao tác đơn giản nhưng phải làm đủ hướng. Dưới đây là cách làm trong phòng giám định với một viên đá rời.
- Đặt đá trên một nguồn sáng trắng khuếch tán hoặc kẹp đá bằng nhíp trước ô cửa sổ sáng; không dùng ánh sáng phân cực sẵn như màn hình điện thoại vì nó làm sai kết quả.
- Đưa lưỡng sắc kính sát mắt, đầu ống sát viên đá, nhìn sao cho ánh sáng đi xuyên qua đá rồi vào ống, không phải ánh phản chiếu trên mặt đá.
- So màu của hai ô cửa. Sau đó xoay ống một góc vuông quanh trục của nó và so lại; nếu hai ô đổi màu cho nhau, đó là tính đa sắc thật.
- Đổi hướng nhìn vào đá ít nhất ba lần: qua mặt bàn, qua cạnh bên, qua đáy; mỗi hướng lại xoay ống như trên.
- Ghi lại cặp màu thấy được và mức độ: mạnh, rõ, yếu, không thấy.
Với đá đã gắn trang sức, người giám định vẫn soi được nếu ánh sáng đi xuyên qua đá, nhưng ổ kim loại kín đáy thì kết quả rất khó đọc.
Cặp màu thường thấy ở vài loài đá
Màu cụ thể thay đổi theo từng mẫu và mức đậm nhạt của đá. Bảng chỉ ghi xu hướng mô tả phổ biến trong tài liệu ngọc học nhập môn.
| Loài đá | Mức đa sắc | Cặp màu hay gặp |
|---|---|---|
| Ruby | rõ | đỏ hơi tím và đỏ hơi cam |
| Sapphire xanh | rõ | xanh lam đậm và xanh lam hơi lục |
| Emerald | vừa đến rõ | lục hơi lam và lục hơi vàng |
| Tourmaline lục | mạnh | một màu rất đậm gần tối và một màu sáng hơn |
| Iolite | rất mạnh, ba màu | lam tím, xám lam và vàng nhạt gần như không màu |
| Thạch anh tím | yếu | tím và tím nhạt hơn |
| Spinel, garnet, thuỷ tinh | không có | hai ô cùng một màu ở mọi hướng |
Vì tourmaline lục có một hướng màu rất tối, thợ mài thường đặt mặt bàn song song với chiều dài tinh thể để tránh cho viên đá thành gần đen khi nhìn từ trên xuống. Ngược lại, ruby được ưu tiên mặt bàn vuông góc với trục để lấy màu đỏ thuần hơn.
Lưỡng sắc kính giúp tách ruby khỏi garnet và spinel đỏ ra sao
Ba loài đá đỏ này từng bị nhầm lẫn suốt nhiều thế kỷ, và tên gọi lẫn lộn còn để lại dấu vết trong nhiều bộ sưu tập cổ ở châu Âu, nơi những viên được gọi là ruby về sau được xác định là spinel. Với lưỡng sắc kính, phép tách đầu tiên trở nên đơn giản: ruby là corundum, đá lưỡng chiết, cho hai màu khi soi đúng hướng; spinel và garnet là đá đơn chiết, hai ô luôn cùng một màu.
Nhưng phép tách chỉ chạy một chiều. Thấy hai màu là bằng chứng chắc chắn đá lưỡng chiết. Không thấy hai màu chưa chắc là đá đơn chiết, vì có ba lý do: bạn có thể đang nhìn đúng dọc trục quang học, nơi đá lưỡng chiết cũng chỉ cho một màu; đá có màu quá nhạt hoặc quá đậm nên hai màu khó phân biệt; hoặc đá có độ đa sắc yếu tự nhiên. Vì thế người giám định luôn đổi nhiều hướng nhìn trước khi ghi "không thấy đa sắc".
Ruby tổng hợp cũng là corundum, nên cũng có tính đa sắc như ruby tự nhiên. Lưỡng sắc kính tách được loài, không tách được nguồn gốc. Một điểm thú vị: ở ruby tổng hợp nung chảy, mặt bàn đôi khi được mài không theo hướng tối ưu vì thợ ưu tiên tận dụng khối nguyên liệu hình quả lê, nên soi qua mặt bàn thấy đa sắc rõ hơn thường lệ. Đó chỉ là gợi ý để soi kỹ hơn dưới kính hiển vi, không phải kết luận.
Lưỡng sắc kính đứng ở đâu trong chuỗi phép thử
Trong phòng giám định, lưỡng sắc kính hiếm khi được dùng một mình. Thứ tự quen thuộc là quan sát bằng mắt và kính lúp, đo chiết suất trên khúc xạ kế, soi kính phân cực, rồi mới đến lưỡng sắc kính để xác nhận tính đa sắc và ghi lại cặp màu. Mỗi dụng cụ trả lời một câu hỏi nhỏ; khi ba bốn câu trả lời cùng chỉ về một loài, người giám định mới đi tiếp sang kính hiển vi để xét nguồn gốc và dấu vết xử lý.
Cặp màu ghi được còn có ích theo một cách ít người để ý: nó giúp đoán nguyên tố tạo màu. Ví dụ giả định, một viên đá lục cho cặp màu lục hơi lam và lục hơi vàng sẽ gợi ý người giám định nghĩ đến emerald hoặc một loài beryl có crôm, vanadi; một viên khác cho lục rất đậm và lục nhạt gần vàng sẽ gợi ý tourmaline. Đây là manh mối để chọn phép thử tiếp theo, chẳng hạn kiểm tra bằng kính lọc Chelsea hay quang phổ kế.
Với người mua đá, lưỡng sắc kính còn là một dụng cụ học tập dễ chịu: cầm một viên ruby và một viên garnet đỏ trong tay, nhìn hai ô màu đổi nhau ở viên này và đứng yên ở viên kia, bạn hiểu ngay vì sao hai loài đá đỏ khác hẳn nhau về cấu trúc. Hiểu điều đó rồi thì khi đọc phiếu giám định có dòng "đa sắc: rõ" hay "đa sắc: không có", bạn biết dòng đó đang nói gì.
Giới hạn và những lỗi đọc hay gặp
Lưỡng sắc kính dễ dùng nên cũng dễ bị dùng sai. Những lỗi dưới đây là nguyên nhân phổ biến khiến kết quả đọc được không đáng tin.
- Soi bằng ánh phản chiếu trên mặt đá thay vì ánh sáng đi xuyên qua đá; mặt đá phản chiếu ánh sáng đã phân cực một phần nên tạo màu khác giả.
- Đặt đá trên màn hình điện thoại hoặc máy tính bảng làm nguồn sáng; ánh sáng màn hình vốn đã phân cực, làm cả đá đơn chiết cũng hiện hai ô khác độ sáng.
- Chỉ soi một hướng rồi kết luận đá đơn chiết.
- Nhầm khác biệt độ sáng với khác biệt màu; hai ô sáng tối khác nhau mà cùng sắc thì chưa phải đa sắc rõ.
- Soi đá đa tinh thể như ngọc, mã não, đá vi tinh thể; các hạt nhỏ xếp lộn xộn triệt tiêu nhau nên thường không thấy đa sắc dù khoáng vật thành phần là lưỡng chiết.
- Soi đá bị biến dạng mạng tinh thể, như một số spinel hay garnet chịu ứng suất, đôi khi cho hiệu ứng yếu lẫn lộn; trường hợp này cần thêm kính phân cực và khúc xạ kế.
Đặt cạnh khúc xạ kế, lưỡng sắc kính là bằng chứng thứ hai cho câu hỏi đơn chiết hay lưỡng chiết. Hai dụng cụ cùng chỉ một hướng thì người giám định mới yên tâm đi tiếp sang kính hiển vi.
Câu hỏi thường gặp
Lưỡng sắc kính có phân biệt đá thật và đá giả không?
Chỉ phân biệt được một phần. Nó tách đá lưỡng chiết khỏi đá đơn chiết, ví dụ ruby khỏi spinel đỏ, garnet đỏ hay thuỷ tinh đỏ. Nhưng đá tổng hợp cùng loài với đá tự nhiên cho cùng kết quả, nên lưỡng sắc kính không trả lời được câu tự nhiên hay tổng hợp.
Không thấy hai màu thì có phải đá đơn chiết không?
Chưa chắc. Bạn có thể đang nhìn dọc trục quang học, nơi đá lưỡng chiết cũng chỉ cho một màu, hoặc đá quá nhạt, quá đậm, có độ đa sắc yếu. Người giám định chỉ ghi không thấy đa sắc sau khi đã soi ít nhất ba hướng khác nhau và xoay ống ở mỗi hướng.
Tam sắc khác lưỡng sắc thế nào?
Đá có một trục quang học cho tối đa hai màu, gọi là lưỡng sắc. Đá có hai trục quang học có thể cho ba màu, gọi là tam sắc. Qua lưỡng sắc kính mỗi lần chỉ thấy hai màu, nên phải đổi hướng đá mới thấy đủ ba màu của các loài như iolite hay tanzanite.
Có thể dùng lưỡng sắc kính với ngọc phỉ thuý không?
Thường không có ích. Ngọc là khối gồm vô số hạt tinh thể nhỏ xếp đủ hướng, tính đa sắc của từng hạt triệt tiêu nhau. Với ngọc, phòng lab dựa vào chiết suất đo điểm, tỉ trọng, quang phổ và phổ hồng ngoại hơn là lưỡng sắc kính.
Thợ mài đá dùng tính đa sắc vào việc gì?
Thợ mài soi đá thô để biết hướng nào cho màu đẹp nhất rồi đặt mặt bàn theo hướng đó. Với tourmaline lục, một hướng có thể gần như đen; với ruby, hướng dọc trục thường cho màu đỏ thuần hơn. Mài sai hướng làm viên đá mất màu dù chất liệu thô rất tốt.
