Kỹ thuật chế tác đá quý

Cắt mài quyết định một viên đá sáng hay tối — nhiều hơn cả chất lượng đá thô. Hai viên cùng loài, cùng độ tinh khiết, cùng màu, nhưng một viên cắt đúng góc và một viên cắt sai, thì viên sai trông đục và có vùng tối ở giữa. Không phải vì đá xấu mà vì ánh sáng đi vào rồi lọt ra đáy thay vì phản xạ trở lại mắt người nhìn.

Chuyên mục này trình bày cơ sở vật lý và kỹ thuật của việc cắt mài đá quý, ở mức đủ để đánh giá một viên đá đã mài chứ không chỉ để ngắm.

Góc tới hạn — con số quyết định

Khi ánh sáng đi từ trong viên đá ra ngoài không khí, nó chỉ lọt ra được nếu chạm mặt đá dưới một góc nhỏ hơn góc tới hạn. Vượt qua góc đó, toàn bộ ánh sáng bị phản xạ ngược trở lại — hiện tượng total internal reflection. Đó là cơ chế làm một viên đá cắt đúng trở nên sáng.

Góc tới hạn tính được từ chiết suất bằng một công thức duy nhất:

Với một mặt pavilion nghiêng góc P so với mặt bàn, tia sáng đi thẳng từ trên xuống chạm mặt đó dưới đúng góc P. Nên điều kiện để đá sáng là P lớn hơn θc. Đây là phép tính gần đúng cho lần phản xạ đầu tiên — thiết kế thật cần dò tia đầy đủ — nhưng nó giải thích được phần lớn những gì quan sát thấy.

Góc tới hạn của 20 loại đá quý

Vì sao chiết suất thấp thì khó cắt hơn

Quan hệ giữa hai con số là nghịch: chiết suất càng thấp thì góc tới hạn càng lớn, và pavilion phải càng dốc. Pavilion dốc kéo theo ba hệ quả thực tế:

Đây là lý do thạch anh, amethyst và citrine — đều có chiết suất quanh 1,55 và góc tới hạn 40,2° — đòi hỏi tay nghề cao hơn người ta tưởng, dù chúng là đá rẻ. Ngược lại ruby và sapphire ở 34,5° có biên độ sai số rộng hơn nhiều.

Nhìn ra lỗi cắt bằng mắt thường

Ba lỗi phổ biến nhất đều thấy được mà không cần dụng cụ, chỉ cần biết nhìn gì:

Cắt mài trong định giá

Trong bốn tiêu chí đánh giá, cắt mài là yếu tố duy nhất do con người quyết định. Ba yếu tố kia — trọng lượng, màu, độ tinh khiết — là thứ viên đá mang sẵn từ lòng đất.

Với kim cương, chất lượng cắt mài được phân cấp và ghi trên chứng thư. Với đá màu thì không có hệ phân cấp cắt mài nào được chấp nhận rộng rãi — đây là một khoảng trống thật của ngành, và nó có nghĩa là người mua đá màu phải tự đánh giá bằng mắt. Xem thêm 6Cs đánh giá đá màu.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao opal hầu như không bao giờ được cắt giác?
Vì chiết suất thấp — khoảng 1,42 — cho góc tới hạn gần 45°. Pavilion phải dốc hơn 45° thì đá mới sáng, khiến viên đá dày bất thường và hao nguyên liệu. Mài cabochon vừa hợp lý hơn về vật lý vừa làm nổi hiệu ứng ánh ngũ sắc.

Cắt sai có sửa lại được không?
Sửa được nhưng luôn mất trọng lượng, vì sửa góc nghĩa là mài đi thêm vật liệu. Với viên có giá trị, cần cân nhắc giữa phần trọng lượng mất và phần độ sáng thu lại.

Đá cắt máy và cắt tay khác nhau thế nào?
Khác ở độ chính xác lặp lại của góc và độ đối xứng, không khác ở nguyên lý. Máy giữ góc ổn định hơn giữa các mặt; thợ giỏi vẫn đạt được độ chính xác tương đương nhưng chậm hơn.

Vì sao hai viên cùng carat mà trông khác cỡ?
Vì tỉ lệ cắt khác nhau. Viên có pavilion dốc hoặc đáy sâu giấu trọng lượng ở phần không nhìn thấy, nên cùng carat mà đường kính mặt bàn nhỏ hơn. Người mua trả tiền theo carat nhưng nhìn theo đường kính.

Góc tới hạn có phụ thuộc màu của đá không?
Không đáng kể. Nó phụ thuộc chiết suất, mà chiết suất là tính chất của loài khoáng vật chứ không của màu. Ruby và sapphire khác màu hoàn toàn nhưng cùng là corundum nên cùng góc tới hạn 34,5°.