Chiết suất cho biết ánh sáng bị bẻ cong bao nhiêu khi đi vào viên đá, tỉ trọng cho biết viên đá nặng gấp bao nhiêu lần một thể tích nước bằng nó; hai con số này cùng nhau khoanh vùng được tên khoáng vật, và là hai ô chỉ số quen thuộc nhất trên giấy giám định. Mỗi loại đá có một khoảng giá trị khá ổn định, nên chỉ cần biết khoảng chuẩn là bạn đã tự soát được tờ giấy có hợp lý không.
Bài đưa ra bảng khoảng chuẩn cho các loại đá hay làm vật phẩm phong thủy, giải thích các ký hiệu đi kèm như DR, SR, AGG, OTL, vì sao đá đa tinh thể và tượng chạm thường chỉ có con số gần đúng, và những điều hai con số này không nói được.
Hai con số này đo cái gì
Khi tia sáng đi từ không khí vào đá, nó đổi hướng. Mức đổi hướng phụ thuộc vào vật liệu, và người ta biểu diễn bằng chiết suất. Trong phòng giám định, chiết suất đo bằng khúc xạ kế: đặt mặt phẳng bóng của viên đá lên một lăng kính có chiết suất cao, qua một giọt dung dịch tiếp xúc, rồi đọc vạch phân cách sáng tối trên thang chia độ. Khúc xạ kế thông dụng đọc được đến khoảng 1,79–1,81; đá có chiết suất cao hơn thì vượt thang.
Một số khoáng vật có cấu trúc tinh thể làm tia sáng tách thành hai, mỗi tia có chiết suất hơi khác nhau. Hiệu số giữa hai chiết suất gọi là độ lưỡng chiết. Thạch anh có độ lưỡng chiết khoảng 0,009, tourmaline lớn hơn nhiều, khoảng 0,014–0,021. Thuỷ tinh và một số khoáng vật như fluorite, garnet thì đơn chiết, chỉ có một chiết suất.
Tỉ trọng là tỉ số giữa khối lượng của viên đá và khối lượng của nước có cùng thể tích. Cách đo phổ biến là cân thuỷ tĩnh: cân viên đá trong không khí, cân khi treo chìm trong nước, lấy khối lượng trong không khí chia cho phần hao hụt. Đá xốp, đá có lỗ khoan, đá gắn kim loại sẽ cho con số sai lệch.
Không con số nào trong hai con số này đủ để kết luận một mình, vì nhiều vật liệu có khoảng giá trị chồng lấn nhau. Chúng là hai mảnh ghép, cộng với quan sát phóng đại, phản ứng dưới kính phân cực, phổ hấp thụ và phát quang, để đi đến tên đá.
Bảng chiết suất, tỉ trọng các đá hay làm vật phẩm
Các giá trị dưới đây là khoảng thường gặp trong tài liệu ngọc học phổ biến, làm tròn để dễ nhớ. Mẫu cụ thể có thể lệch nhẹ do thành phần và tạp chất:
| Vật liệu | Chiết suất (khoảng) | Tỉ trọng (khoảng) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Thạch anh (tím, hồng, vàng, tóc, trắng) | 1,544–1,553 | 2,65 | Lưỡng chiết khoảng 0,009 |
| Mã não, chalcedony, hoàng long | 1,53–1,54 | 2,58–2,64 | Đa tinh thể, thường đo điểm |
| Mắt hổ | 1,53–1,55 | 2,64–2,71 | Thạch anh thay thế sợi khoáng |
| Ngọc bích (nephrite) | khoảng 1,61–1,62 (đo điểm) | 2,90–3,03 | Đa tinh thể, rất dai |
| Ngọc phỉ thúy (jadeite) | khoảng 1,66 (đo điểm) | 3,30–3,38 | Nặng tay hơn nephrite rõ |
| Lưu ly (lapis lazuli) | khoảng 1,50 (đo điểm) | 2,7–2,9 | Đá hỗn hợp nhiều khoáng vật |
| Huỳnh thạch (fluorite) | 1,434 | 3,18 | Đơn chiết, chiết suất thấp |
| Garnet almandine | 1,76–1,81 | 3,9–4,2 | Đơn chiết, có khi vượt thang |
| Tourmaline | 1,62–1,64 | 3,0–3,1 | Lưỡng chiết lớn |
| Aquamarine | 1,57–1,58 | 2,68–2,74 | Lưỡng chiết nhỏ |
| Obsidian | 1,48–1,51 | 2,33–2,60 | Thuỷ tinh núi lửa, đơn chiết |
| Hổ phách | khoảng 1,54 | khoảng 1,08 | Nhựa hoá thạch, rất nhẹ |
| Thuỷ tinh nhân tạo | rất rộng, thường 1,47–1,70 | rất rộng, 2,3 đến trên 4 | Đơn chiết, có bọt khí |
Để ý cặp thạch anh và mã não: cùng là SiO2 nhưng một bên kết tinh thành tinh thể lớn, một bên là vi tinh thể xốp, nên chiết suất và tỉ trọng chênh nhau chút ít. Cặp ngọc bích và phỉ thúy chênh nhau rõ hơn nhiều, nên tỉ trọng là cách phân biệt hai loại ngọc này khá đáng tin.
Các ký hiệu đi kèm con số
DR. Viết tắt của lưỡng chiết. Giấy ghi DR kèm hai số chiết suất hoặc kèm độ lưỡng chiết. Thạch anh, tourmaline, aquamarine là DR.
SR. Viết tắt của đơn chiết. Thuỷ tinh, garnet, fluorite là SR. Một viên tem ghi thạch anh mà giấy ghi SR là dấu hiệu rõ của thuỷ tinh.
AGG. Viết tắt của kết tinh khối tập hợp, tức đá đa tinh thể như mã não, ngọc bích, phỉ thúy, lưu ly. Dưới kính phân cực, những đá này sáng đều khi xoay, không tắt sáng theo chu kỳ như đơn tinh thể.
ADR. Lưỡng chiết dị thường, thường gặp ở thuỷ tinh bị ứng suất hoặc một số khoáng vật đơn chiết. Ký hiệu này nhắc người đọc rằng phản ứng dưới kính phân cực không điển hình.
OTL. Vượt giới hạn khúc xạ kế, nghĩa là chiết suất cao hơn mức dụng cụ đọc được. Gặp ở một số garnet và nhiều đá khác. Giấy ghi OTL vẫn là kết quả hợp lệ.
Đo điểm. Con số đo trên mặt cong, chỉ gần đúng, thường ghi một số duy nhất. Hay gặp ở đá mài tròn, hạt vòng, tượng chạm.
Đá đa tinh thể và tượng chạm: vì sao con số chỉ gần đúng
Phần lớn vật phẩm phong thủy không phải viên đá mài giác có mặt phẳng hoàn hảo. Đó là hạt vòng tròn, mặt dây lồi, tượng chạm nhiều khối cong, thường làm từ đá đa tinh thể. Với những món này, chiết suất thường được đo bằng cách đo điểm: chạm một điểm cong vào giọt dung dịch trên lăng kính và nhìn thẳng vào thị kính để ước một giá trị. Kết quả chỉ đến hai chữ số thập phân và không cho độ lưỡng chiết.
Đá đa tinh thể còn có đặc điểm là tập hợp vô số tinh thể nhỏ định hướng lộn xộn, nên kể cả khi có mặt phẳng, khúc xạ kế cũng chỉ cho một vạch mờ ở khoảng giá trị trung bình. Vì vậy giấy của vòng ngọc bích thường ghi "khoảng 1,61", của mã não "khoảng 1,53–1,54", chứ không ghi ba chữ số thập phân như giấy của viên aquamarine mài giác.
Với tỉ trọng, tượng chạm có hốc, lỗ khoan, đế gắn, sáp phủ đều gây sai số. Hạt vòng xâu dây phải tháo ra mới đo từng hạt chính xác. Giấy ghi tỉ trọng của cả chuỗi vòng là con số của cả chuỗi, bao gồm cả không khí trong lỗ xâu bị kẹt khi nhúng nước.
Hiểu điều này giúp bạn không nghi oan một tờ giấy chỉ có con số tròn, và cũng giúp bạn đặt câu hỏi khi một món đồ chạm khắc phức tạp lại có những con số chính xác bất thường.
Ba tờ giấy, ba cách đọc chỉ số
Ví dụ giả định thứ nhất: một chiếc vòng tem ghi "ngọc phỉ thúy". Giấy ghi chiết suất khoảng 1,61 đo điểm, tỉ trọng 2,96, phản ứng AGG, kết luận nephrite. Đối chiếu bảng, cả hai con số đều nằm trong khoảng của ngọc bích chứ không phải phỉ thúy, vốn có chiết suất khoảng 1,66 và tỉ trọng trên 3,3. Tờ giấy nhất quán với chính nó, và nó cho biết tên trên tem không đúng.
Ví dụ giả định thứ hai: một tượng tỳ hưu trong suốt tem ghi "thạch anh trắng". Giấy ghi chiết suất khoảng 1,52, phản ứng SR, có bọt khí tròn, kết luận thuỷ tinh. Ở đây ký hiệu SR là chìa khoá: thạch anh luôn lưỡng chiết, nên một kết quả đơn chiết đi cùng bọt khí tròn gần như khép lại câu hỏi.
Ví dụ giả định thứ ba: một tượng thiềm thừ màu vàng tem ghi "ngọc hoàng long". Giấy ghi chiết suất khoảng 1,54, tỉ trọng 2,61, AGG, kết luận chalcedony, không phát hiện nhuộm. Con số khớp với nhóm chalcedony, và tên thương mại hoàng long trên thị trường vốn dùng cho loại đá này. Tem và giấy khác chữ nhưng không mâu thuẫn.
Ba ví dụ cho thấy cách đọc hiệu quả: đọc tên đá ở dòng kết luận, rồi so hai con số và ký hiệu với khoảng chuẩn của chính tên đá đó. Khớp thì tờ giấy nhất quán; không khớp thì đó là câu hỏi đầu tiên cần gửi lại nơi cấp.
Khi số trên giấy lệch khỏi bảng
Gặp con số không khớp với khoảng chuẩn của tên đá ghi cùng tờ giấy, đi qua các bước sau trước khi kết luận điều gì:
- Đọc lại đơn vị và dấu thập phân. Giấy tiếng Anh dùng dấu chấm, giấy tiếng Việt dùng dấu phẩy; 2.65 và 2,65 là một.
- Xem có chữ "đo điểm", "khoảng" hay không; nếu có thì lệch vài phần trăm là bình thường.
- Kiểm tra món đồ có gắn kim loại, có đế, có lỗ khoan lớn không, vì những thứ này làm lệch tỉ trọng.
- So với tên đá ở dòng kết luận; nếu tên đá là một nhóm rộng như "chalcedony" thì khoảng giá trị cũng rộng hơn.
- Nếu vẫn lệch rõ, ví dụ giấy ghi ngọc phỉ thúy mà tỉ trọng 2,65, hãy liên hệ nơi cấp qua kênh bạn tự tìm để hỏi; một con số như vậy có thể là lỗi in, hoặc tờ giấy không phải của món này.
Lệch lớn giữa tên đá và chỉ số trên cùng một tờ giấy là một trong những dấu hiệu đáng ngờ nhất, vì người làm giấy giả thường chép tên đá đúng nhưng điền số tuỳ tiện.
Những điều hai con số này không nói
Chiết suất và tỉ trọng xác định được đá là gì, nhưng thường không nói được đá đó tự nhiên hay tổng hợp. Thạch anh tổng hợp có cùng chiết suất, cùng tỉ trọng với thạch anh tự nhiên. Muốn phân biệt, người giám định phải dựa vào bao thể và các phép phân tích khác.
Hai con số cũng ít khi phát hiện được xử lý. Mã não nhuộm có chiết suất, tỉ trọng như mã não tự nhiên. Thạch anh tím nung thành vàng vẫn là thạch anh với chỉ số như cũ. Phỉ thúy tẩm polymer có tỉ trọng hơi thấp hơn bình thường, nhưng chênh lệch nhỏ, cần phổ hồng ngoại mới chắc. Vì vậy dòng xử lý trên giấy dựa vào các phép kiểm khác, không dựa vào hai ô số này.
Cuối cùng, không con số nào trên giấy nói về "năng lượng" hay mức độ hợp mệnh của viên đá. Đó là phần quan niệm, có giá trị với người tin theo, nhưng không đo bằng khúc xạ kế hay cân thuỷ tĩnh. Đọc giấy giám định là đọc ngôn ngữ của khoáng vật học, và chiết suất, tỉ trọng là hai từ cơ bản nhất của ngôn ngữ đó.
Câu hỏi thường gặp
Có tự đo chiết suất tại nhà được không?
Khúc xạ kế ngọc học có bán, nhưng cần dung dịch tiếp xúc chuyên dụng có độc tính nhẹ, cần mặt đá phẳng bóng và kinh nghiệm đọc vạch. Với người không làm nghề, tự đo tỉ trọng bằng cân và cốc nước dễ hơn và an toàn hơn, dù sai số lớn hơn so với phòng giám định.
Thạch anh và thuỷ tinh có chiết suất gần nhau, giấy phân biệt bằng gì?
Bằng tính lưỡng chiết: thạch anh là vật liệu lưỡng chiết, thuỷ tinh là đơn chiết. Trên khúc xạ kế, thạch anh cho hai vạch hoặc vạch dịch chuyển khi xoay đá; dưới kính phân cực, thạch anh sáng tối thay đổi khi xoay. Cộng thêm bọt khí tròn và vân xoáy thường thấy trong thuỷ tinh.
Giấy ghi tỉ trọng 2,60 cho viên thạch anh có sai không?
Lệch so với 2,65 khoảng hai phần trăm. Nếu viên nhỏ, có lỗ khoan hay đo trên chuỗi vòng thì sai số như vậy có thể xảy ra. Nếu giấy ghi đúng là thạch anh, kèm DR và chiết suất đúng khoảng, con số này chưa đủ để nghi ngờ cả tờ giấy.
Vì sao giấy của vòng ngọc không có độ lưỡng chiết?
Vì ngọc bích và phỉ thúy là đá đa tinh thể, ánh sáng đi qua vô số tinh thể nhỏ định hướng khác nhau, khúc xạ kế chỉ cho một vạch mờ. Với hạt vòng mặt cong, phép đo điểm cũng không đọc được hai vạch. Giấy ghi một con số chiết suất gần đúng là cách ghi chuẩn.
Hổ phách có tỉ trọng 1,08 thì thả nước muối có nổi không?
Hổ phách nổi trong nước muối đậm vì nước muối bão hoà nặng hơn hổ phách. Nhưng nhựa copal và một số nhựa nhân tạo cũng nổi, nên phép thử này chỉ loại được vật liệu nặng như thuỷ tinh, không xác nhận được hổ phách. Sau khi thử, rửa sạch muối bằng nước ngọt.
OTL trên giấy có nghĩa là máy hỏng không?
Không. OTL nghĩa là chiết suất của đá cao hơn giới hạn đọc của khúc xạ kế, thường khoảng 1,79–1,81. Đây là thông tin hợp lệ, giúp loại trừ các vật liệu có chiết suất thấp. Người giám định sẽ dựa vào các phép kiểm khác để đi đến tên đá.