Siempre que un rayo de luz incide sobre un cuerpo se produce un fenómeno físico por el que parte de la luz es devuelta sin que penetre en el interior del mismo: reflexión. El ángulo del rayo reflejado es exactamente igual que el del incidente respecto a la normal en el punto de encuentro y su intensidad dependerá de las características del cuerpo y su superficie.

Reflexión y refracción

De modo análogo, cuando un rayo de luz encuentra en su trayectoria un medio físico cuya densidad sea diferente que la del medio del que procede, se produce una desviación en su trayectoria al atravesarlo, debida a la diferente velocidad de propagación. que se conoce como refracción. El ángulo respecto a la normal se reducirá cuando el medio atravesado sea más denso y será mayor cuando suceda lo contrario. Se llama índice de refracción a la relación entre las velocidades de propagación de ambos medios.

El índice de refracción de las gemas, normalmente entre 1,4 y 3,2, nos puede ayudar a deducir de que piedra se trata y a diferenciarla de otras similares. El índice de refracción se mide con un refractómetro, aunque también se puede realizar una medición relativa analizando la apariencia de la gema sumergida en un líquido de índice de refracción conocido.

Cuando el ángulo de incidencia es tal que el de refracción forma 90º con la normal se le llama ángulo límite y a partir de él en lugar de refracción, se produce una reflexión en la cara interna del sólido, dando lugar a lo que se llama reflexión interna total. Esto es de enorme importancia a la hora de tallar las gemas y lograr la máxima intensidad de sus destellos.

Fuego diamantino

En la mayoría de las piedras preciosas, a excepción de las que cristalizan en el sistema cúbico (como el diamante), el ópalo y vidrios el rayo incidente al penetrar en aquellos se divide en dos rayos polarizados perpendiculares entre sí y diferentes velocidades de propagación, dando lugar a una doble refracción llamada birrefringencia. Este parámetro, que puede ser medido con un polariscopio, aparte de gran interés para la identificación de las gemas, también debe ser tenido en cuenta para obtener óptimos resultados en la talla de las mismas.

En lo dicho hemos hablado de un rayo de luz, pero normalmente será un haz de rayos el que incida sobre la gema y tratándose de luz blanca estará compuesta por diferente longitud de onda para cada color que la compone. Cada longitud de onda sufrirá diferente refracción dando lugar a una descomposición espectral de la luz (efecto prisma) lo que creará un efecto de gran belleza sobre todo en piedras transparentes (como el “fuego” del diamante) conocido como dispersión.

Espectro de absorción típico del zircón

Analizando la composición del espectro cromático de una piedra, se pueden observar bandas oscuras que ponen de manifiesto la absorción que sobre la onda correspondiente realizan las impurezas de la misma. Mediante el espectroscopio y algunas técnicas es posible, entonces, establecer importantes datos sobre la naturaleza intrínseca de las piedras.