안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
알렉산드라이트의 색 변화는 결정 격자에 불순물로 들어간 크로뮴 이온이 빛을 선택적으로 흡수하면서 일어나는 현상입니다. 크리소베릴 결정 격자 내에서 알루미늄 이온 자리를 대신한 크로뮴 이온은 주변 산소 이온들에 의한 결정장의 영향을 받습니다. 이로 인해 크로뮴 이온의 전자 에너지 준위가 갈라지며 가시광선 영역 중 노란색 빛을 강하게 흡수하는 특성을 갖게 됩니다.
이 흡수대 때문에 알렉산드라이트는 노란색을 제외한 청록색 파장과 붉은색 파장의 빛만을 투과시킵니다. 이때 보석의 색은 외부에서 비추는 광원의 파장 구성에 따라 결정됩니다. 태양광이나 형광등처럼 청록색 파장의 에너지가 강한 광원 아래에서는 투과된 빛 중 청록색 성분이 우리 눈에 더 많이 전달되어 보석이 녹색으로 보입니다.
반면 붉은색 파장의 에너지가 훨씬 풍부한 백열등이나 촛불 아래에서는 붉은색 성분이 더 지배적으로 투과되면서 보석이 자색이나 붉은색으로 변하게 됩니다. 즉, 크로뮴 이온의 에너지 준위가 가시광선 스펙트럼의 정중앙인 노란색 부근을 차단하고 있는 상태에서, 광원의 종류에 따라 청록색과 적색이라는 두 통로 중 어느 쪽이 더 강조되느냐에 따라 색이 달라지는 것입니다. 이러한 절묘한 흡수 스펙트럼의 균형과 광원의 특성이 결합하여 신비로운 색 변화를 만들어냅니다.