光波在不同介質中傳播的速度是不一樣的，其影響因素稱為介質的光密度。 光從一種介質斜照入另一種具不同光密度的介質時，其傳播方向的變化稱為折射。
對於給定的任何兩種相接觸的介質及給定波長的光來說，入射角的正弦與折射角的正弦之比為一常數。這個比值稱為折射率。折射率是一個固定的比值，這就為寶石鑑定提供了一個非常有用的數據。
光波由折射率值大的介質進入折射率值小的介質時發生的折射現象，與傳播方向相反時發生的折射現象不同。前者折射光線偏離法線，並當入射角大到一定時，形成全反射；後者折射光線則偏向法線，不會全反射
對於非均質寶石而言，除了光軸方向之外，它們在不同方向上的折射率值不同，稱之為雙折射現象。非均質寶石不同方向折射率值的最大數值差稱為雙折射率。為了更好地研究寶石在不同方向上對入射光波的作用，人們使用了偏振光。
偏振光與自然光的差別，是它所含有的光波全部平行一個方向振動。 人們一般通過使用偏振片獲得偏振光。
雙折射率大的寶石，透過寶石所觀察到的線段呈雙影現象。不同波長的光進入和離開寶石時，會形成程度不同的折射，造成光波的色散。不同的寶石色散能力不同。光波到達不連續的界面時，除了發生如上所述的折射現象外，表面反射也是重要現象。 寶石表面對光的反射能力可以通過表面光澤表現出來。 光澤的強弱由多種因素決定。不但有助於人們對寶石的鑑別，同時還是寶石評價的重要因素。
影響寶石光澤的主要因素是：是寶石的成分、結構與可見光相互作用的一種反映，其本質是與晶體結構中原子或離子的電子結構有關。受寶石礦物集合體結合方式和寶石性質的影響。與寶石自身的折射率（RI）、反射率（Ｒ）和吸收係數（Ｋ）有關 。
寶石的光澤由強到弱一般被分成金屬、半金屬、金剛和玻璃光澤四級。此外，寶石集合體還會呈現珍珠、絲絹、蠟狀、樹脂、油脂和瀝青光澤等特殊的光澤。
寶石的透明度是指寶石允許光波透過的程度，是評價寶石質量的重要指標之一。寶石界稱寶石透明度好用「水頭足」、「地子靈」、「玻璃地」等術語，透明度差者稱為「沒水頭」、「地子悶」、「幹」等。透明度好的寶石可把材料的質細、色美烘託得更生輝更美，反之其光彩大減。
寶石透明度的影響因素之一，是寶石中的雜質、包裹體、氣泡、裂隙、放射性的影響及集合體方式的不同而對光傳播的影響。 透明寶石成細粒集合體時，光線進入其中不能有很長的直線進程，必須經受方向不同的多次折射，因此光線就分散了，這樣的細粒集合體，肉眼觀察就不大透明了，這也是我們看到的玉石材料很少有高透明度的原因。
透明度的影響因素之二，是寶石的化學成分與內部結構。它通過控制對光波不同程度的吸收而影響寶石的透明度。 觀察寶石的透明度要在厚薄和光線相同的條件下進行。寶石中完全透明或完全不透明者是少數，更多的是微透明、半透明，且嚴格的界限也不好區別，只能相對地說透明不透明。
一般把寶石透明度分為4個級別：
１.透明：可充分透過光線，能完全清晰地透過其它物體。
２.半透明：能透過光，但只能模糊地透視其它物體的輪廓。
３.微透明：雖可透光，但看不清透過物像。
４.不透明：在比較薄的情況下，強光源照射，只能透過些光或根本透不過光，看不見物像。
光是能量的一種形式，是呈直線傳播的一組波動。可見光能在特性上是電、磁並有，故稱為電磁能。實際上，電磁波包括的波長範圍很寬，從波長很長的無線電波到波長很短的X-射線，可見光僅僅是其中波長範圍很窄的一個區間。
除了可見光外：
紅外輻射用於反射儀，作為寶石鑑定的輔助手段。紫外輻射在某些材料中產生螢光效應，可作為鑑定的輔助手段。X-射線能用於區別各類珍珠、引起材料的螢光或用於某些材料的人工改色。γ-射線可用於某些材料的人工改色。
可見光中特定的波長限定了光的精確顏色。自然光（即通常所說的白光）是多種不同波長光波組合的結果，其集合稱為可見光譜。1666年牛頓揭示了白光由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫7種顏色的光波構成。其大致的波長範圍是紅(700-610)、橙(610-590)、黃(590-560)、綠(560-490)、藍(490-450)、紫(450-400)（單位：nm）。
各種顏色之間無嚴格分界，其主要特徵為：
如果我們觀察透過寶石的光，經常會發現此時的光譜中間有一處或幾處間斷，它們以暗線或暗帶形式出現，這時的光譜稱為吸收光譜。顏色出現間斷是寶石選擇性吸收的結果。這種吸收對於寶石是特徵的，對其觀察可作為鑑定的重要手段。
此乃寶石受外力作用時的三種變化趨勢： 寶石在外力作用下，嚴格地沿著一定結晶方向破裂成光滑平面的性質稱為解理。這些平面稱為解理面。 寶石在外力打擊下有時可沿一定的結晶方向裂成平面的性質稱裂理。其平面稱裂理面。裂理和解理在現象上極為相似。但二者形成機理不同。解理是由內因決定的，是一種晶體固有不變的特性；而裂理是由外因引起的，對同種晶體可出現，可不出現。
斷口指由於受外力打擊後在大多數寶石中出現的一種隨機的無方向性的破裂。斷口與解理是互為消長的，即解理越發育，斷口越不發育，反之亦然。它們的研究有助於鑑定寶石、指導寶石加工、避免在加工或使用時因解、裂理髮育導致寶石受損。
硬度是指寶石礦物抵抗外來機械作用（如刻畫、壓入、研磨等）侵入的能力。絕對硬度是用顯微硬度儀精確測定的硬度，是用若干種壓痕器在標準壓力下測試物質表面凹陷直徑求得。相對硬度則根據礦物對刻畫和摩擦的抵抗力來確定。
1822年，德國礦物學家弗瑞裡奇·摩斯提出，硬度逐步增大的順序等級是：①滑石;②石膏;③方解石;④螢石;⑤磷灰石; ⑥長石;⑦石英;⑧黃玉;⑨剛玉;⑩金剛石 。此乃常用的摩氏硬度計。注意摩氏硬度的級差是不相等的。了解寶石硬度既可幫助鑑定，根據寶石不同方向上硬度差異，還可以指導加工。
寶石受外力不易破碎的性質稱為韌性，反之，珠寶玉石受外力易破碎的性質稱為脆性。 韌性與硬度並不一定有固定的比例關係。 寶石的經久耐用，受兩個方面因素的影響，一是硬度，二是韌性。 寶石的韌性也有一定的級差，世界上最韌的礦物是黑金剛石，它有著單晶鑽石不能達到的韌性，在工業上價值極高。
相對密度是指4℃時標準大氣壓下寶石的質量與同體積水質量之比，它沒有單位。寶石的相對密度很容易測定，但對其密度的測量卻十分地複雜。由於密度選取單位為g/cm3時兩者的數值相同，所以在實際應用中，人們常以相對密度值代替密度值。
某些寶石在外來能量（紫外線、Ｘ射線、加熱、磨擦）的激發下能發出一定的可見光。假若激發因素消失後，寶石的發光現象同時消失，則稱之為發螢光；假如激發因素消失後，寶石在一定時間內仍可發光，則稱之為發磷光。
寶石的發光性與晶格中微量元素的存在密切相關。由於雜質的存在，在導帶與滿帶之間，出現了局部能級。當晶體受到紫外光或Ｘ射線輻照時，這些較高的能量使晶體結構中原子或離子的外層電子發生躍遷，滿帶上的電子以及局部能級上的電子，均可受激而躍遷到能級較高的導帶上去，並釋放出能量，在原先所在的能級上留下「空位」。
此後，較高能級上的電子就可以落到這些空位上去，並釋放出能量，即為寶石的螢光。在上述電子從導帶向滿帶的轉移過程中，有的電子可能落入由晶格缺陷所產生的局部能級即「陷阱」中去，而後在熱振動等作用的影響下，落下「陷阱」的電子又可逃脫出來，繼續向較低能級的空位上轉移，並繼續引起發光，這就是磷光。
熱導性：寶石傳導熱量的能力稱為熱導性。據測定，鑽石傳熱能力比其它各種寶石均高出數十倍，故寶石界用小巧玲瓏的熱導儀來鑑別鑽石。熱電性：某些寶石在受熱（如陽光照曬）時能在晶軸二端產生電壓，可吸附塵埃等微粒，如電氣石。
導電性：寶石對電流的傳導能力稱為導電性。天然藍色鑽石（Ⅱb 型）即具有半導體性。靜電性：琥珀及塑料贗品在用力磨擦之後能夠產生靜電電荷，能吸附紙片。用此法可以快速鑑定琥珀和塑料製品。壓電性：寶石受到一定的壓力作用之後，可在晶軸兩端之間形成電場的性質。最有代表性的寶石是水晶。