1.色心致色
1.1 电子心（F心）
晶体结构中出现的离子的缺位：当阴离子缺位时叫做F心，它可以捕获电子，而且使得电子被束缚在该空位，被捕获电子吸收光子能量后能态发生变化，在可见光区由吸收带，使得宝石变色。比如萤石就是因为F心所形成的吸收带处于黄绿色的范围而呈现紫色。
立方体的紫色萤石晶体--来自网络1.2 空穴色心（V心）
缺少电子而形成的色心叫空穴色心，也叫做V心。它们在阳离子缺位或者低价元素代替高价元素时产生，缺少一个阳离子，等于附近增加了一个负电荷，那么附近的一个阴离子必须成为“空穴”才可以保持晶体结构中静电的平衡。所以，空穴色心时由一个阳离子空位捕获一个空穴所组成的。V心也可以在可见光区形成吸收带，比如紫晶的紫色，由三价Fe离子替代四价Si所形成的空穴色心而产生；烟色的水晶则是由三价的Al离子替代四价Si离子所形成的空穴色心产生。所以天然或者人工的辐照都可以对晶体进行人工改色。
紫晶晶体--来自网络
烟晶晶体--来自网络1.3电荷转移
在宝石晶体结构中，相邻的离子之间的电荷转移或者电子转移导致了宝石颜色的产生。比如蓝宝石中二价Fe离子和四价Ti离子之间的电子转移形成了蓝色蓝宝石的颜色。
蓝色蓝宝石原石和成品--来自网络1.4能带理论
是一种基于量子力学的研究宝石材料颜色成因的理论，较好的解释了天然彩色钻石的成色机理。
能带理论认为，固体中的电子并不是束缚于某一个具体的原子上，而是为整个晶体所有，在一个周期性的场里面进行运动。电子运动时的能量具有一定的上下限值，这些电子运动所允许的能量区域就叫做能带。
能带分为三种：
a 导带 也叫做空带，由未填充电子的能级形成的高能量带。
b带隙 也叫禁带，价带最上部的面和导带最下部面之间的距离。
c价带 也叫满带，由已经充满电子的原子轨道能级所构成的低能量带。
自然光通过宝石材料时，宝石将吸收能量使电子从价带跃迁至导带，需要的能量取决于带隙的宽度，就是价带顶部和导带底部的能量差。不同的宝石因为能量间隔的不同呈现不同的颜色。
比如：II型钻石的带隙能量间隔大于可见光能量，即电子从价带跃迁到导带时吸收的能量主要发生在紫外光区域，对可见光没有任何吸收，所以理论上没有颜色。由于Ib型钻石含有微量的氮原子，原子的外层电子比碳原子多一个，额外的电子就在禁带里面形成一个杂质能级，所以缩小了带隙的能量间隔，所以吸收了一部分可见光，使得这样的钻石呈现黄色。
几乎无色的II型钻石--来自网络
含有孤N原子的Ib型黄色钻石--来自网络
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