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Le pietre preziose sono materiali naturali straordinari che catturano l'immaginazione ben oltre il loro utilizzo in gioielleria. Esperimenti scientifici ne analizzano le caratteristiche fisiche, ad esempio il modo in cui riflettono la luce, rispondono al calore o interagiscono con le radiazioni, per aiutare gemmologi e gioiellieri a caratterizzarli e identificarli con precisione.
Il colore è uno strumento diagnostico primario per i gemmologi. Pietre come il granato non appaiono mai blu, consentendo un processo di eliminazione. La tonalità può essere ulteriormente descritta dalla sua saturazione (quanto vivido è il colore) e dalla sua luminosità o oscurità. Gli opali, ad esempio, mostrano un disegno maculato distinto e un gioco di colori unico per il minerale. La trasparenza varia da completamente trasparente, a semitrasparente, a opaco. Facendo passare una luce focalizzata attraverso la pietra, un esperto osserva quanta luce passa:la trasmissione completa indica trasparenza; nessuna opacità dei segnali di trasmissione.
La durezza, misurata sulla scala di durezza Mohs stabilita da Friedrich Mohs nel 1812, viene determinata sfregando una pietra preziosa contro un'altra di durezza nota. Se una pietra può graffiare un minerale classificato 5.0, la sua durezza supera 5.0. La ripetizione del test con una gamma di minerali di riferimento restringe il valore esatto, un passaggio fondamentale per un'identificazione accurata.
Molte pietre di valore commerciale vengono sottoposte a trattamenti per migliorarne o alterarne l'aspetto. I trattamenti termici, condotti in forni a 200–2000°C, rimuovono i cromofori indesiderati:ad esempio, la tonalità verde naturale dell’acquamarina (una miscela di impurità di ferro giallo e blu) diventa blu puro una volta eliminata la componente gialla. L'irradiazione utilizza radiazioni elettromagnetiche controllate per cambiare i colori:un diamante marrone o giallo può diventare verde, blu o rosa, mentre la tormalina rosa può diventare rossa.
Sebbene la maggior parte delle pietre preziose siano elettricamente isolanti, alcune mostrano comportamenti unici. Il diamante blu è un'eccezione, poiché mostra una conduttività elettrica misurabile. L'ematite, d'altra parte, possiede una risposta magnetica debole ma rilevabile. Il riconoscimento di queste proprietà fornisce un ulteriore livello di identificazione, soprattutto quando i test ottici convenzionali producono risultati ambigui.
