ทำไมโอปอจึงมีสีเหมือนรุ้ง

โอปอ เป็นอัญมณีชนิดหนึ่งที่มีสีสรรสวยงาม เหมือนสีรุ้งกินน้ำเมื่อกระทบกับแสงสว่าง ความสามารถ ในการเกิดแสงวาบ และมีสีเปลี่ยนเหมือนรุ้ง (Iridescence) ใช้เป็นเกณฑ์ที่สำคัญ ในการกำหนดคุณภาพของโอปอ lสาเหตุของการเกิดสีเหมือนรุ้ง เกี่ยวข้องกับการแทรกสอดของแสง ที่พื้นผิวภายนอกหรือภายในของวัสดุ ทำให้เกิดสีต่อเนื่อง (a series of color) เมื่อมุมตกกระทบของแสงบนผิว ของวัสดุเปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างที่เห็นได้ทั่วไปของการเกิดปรากฏการณ์นี้ คือ การเห็นเป็นแถบเมื่อมองดูฟิล์มบางของน้ำมันก๊าดซึ่งหกอยู่บนพื้น

    ในกรณีของโอปอ การแทรกสอดและการหักเหของแสง เป็นผลมาจากการจัดเรียงโครงสร้างของสาร คือ ไฮเดรทซิลิกา (SiO₂.nH₂O) ซึ่งโครงสร้างที่เกิดจาก การเรียงตัวไฮเดรทซิลิกาจะไม่เป็นผลึกที่แท้จริง (not truly crystalline) แต่จะเรียงตัวกันเป็นช่วงย่อยๆ (semperiodic)  อย่างเป็นระเบียบ และมีระยะห่างเท่ากับ ขนาดความกว้างของคลื่นแสง คือ 390-770 นาโนเมตร ไฮเดรทซิลิกาขนาดสม่ำเสมอและมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 200-300 นาโนเมตรเหล่านี้ ทำหน้าที่เป็นแหล่งเลี้ยวเบน (diffraction source) ทำให้เกิดการหักเห และการสะท้อนของแสง เป็นผลให้มีลำแสงที่เรียงตัวกันอย่างสวยงามเหมือนรุ้งกินน้ำ

    ปกติโอปอจะเป็นแร่ที่ไม่มีสี (colorless) แต่ที่พบในธรรมชาติ มักมีสารประกอบอื่นๆปนเปื้อน (inclusion) จึงทำให้มีสีต่างๆ คือ เหลือง ส้ม และแดง ซึ่งเป็นสีของโอปอไฟ (fire opal) เกิดจากมีเหล็กออกไซด์เจือปน นอกจากนี้มีสีเทาแก่ น้ำเงิน และดำ จึงนิยมเรียกโอปอดำ (black opal) ซึ่งเป็นสีที่มักพบน้อย และหาได้ยาก เกิดจากการปนเปื้อนของ แมงกานีสออกไซด์และคาร์บอน

    จากการใช้เทคนิคทางความร้อน วิเคราะห์น้ำที่อยู่ในโอปอ พบว่า น้ำส่วนใหญ่ยึดกับสารปนเปื้อน และช่องว่างระหว่างอนุภาค ของซิลิกาด้วยแรงทางฟิสิกส์ ในขณะที่น้ำบางส่วน ยึดอยู่บนพื้นผิวซิลิกา ด้วยพันธะทางเคมี เมื่อได้รับความร้อน แม้ว่าที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส โอปอจะเกิดการสูญเสียน้ำ และการสูญเสียน้ำจากโครงสร้าง ทำให้โอปอเกิดการแตกร้าว (cracking) และเปลี่ยนแปลงสมบัติการสะท้อน และหักเหแสง จึงทำให้คุณค่าของโอปอลดลง เนื่องจากโอปอค่อนข้างไวต่อความร้อน การใช้โอปอ จึงต้องการการดูแล และเก็บรักษาเป็นพิเศษ เพื่อให้ความสวยงามของสีรุ้งของโอปอสามารถอยู่ได้นานๆ