ppjt-p第四章正交偏光鏡間晶體光學性質

第四章正交偏光鏡間晶體的光學性質§4.1

正交偏光鏡的裝置及光學特點若在正交偏光鏡間的載物臺上放置礦片，則由于礦物的性質和切片方向不同，而出現(xiàn)“消光”和“”等光學現(xiàn)象Now

insert

a

thinsection

of

a

rock

in

XPLwest

(left)east

(right)Light

vibrating

E-WHow

does

this

work??Unpolarized

lightLight

vibrating

inmany

planes

andwith

manywavelengthsLight

andcolorsreach

eye!northsouth?

Jane

Selverstone,

University

of

New

Mexico,

2003§4.2

正交偏光鏡間礦片的消光和消光位2.當?shù)V片光率體橢圓切面長、短半徑與上、下偏光鏡的振動方向（AA、PP）一致時，從下偏光鏡透出的振動方向平行

PP的偏光，可以透過礦片而不改變原來的振動方向。當其達到上偏光鏡時，因

PP與AA垂直，透不過上偏光鏡而使礦片消光。旋轉物臺一周過程中，礦片上的光率體橢圓半徑與上、下偏光鏡的振動方向（PP、AA）有四次平行的機會，故礦片出現(xiàn)四次消光現(xiàn)象。礦片處于消光時的位置，稱為消光位。Hornblende

as

stage

is

rotated§4.2

正交偏光鏡間礦片的消光和消光位3.

非均

除垂直光軸以外的任意方向切面，不在消光位時，則將發(fā)生作用?！?.3

正交偏光鏡間礦片的現(xiàn)象非均

礦片的光率體橢圓半徑K1、K2與AA、PP斜交時，透出下偏光鏡振動方向平行PP的偏光，進入礦片后，發(fā)生雙折射，形成振動方向平行K1、K2的兩種偏光。K1、K2的折射率不等，在礦片中 速度不同（K1為慢光，K2為快光）。兩種偏光在透過礦片過程中，產(chǎn)生光（R）K1、K2兩種偏光的振動方向與上偏光AA斜交，故K1、K2先后進入上偏光鏡時要發(fā)生分解，形成K1、K2和K1、K2四種偏光。其中K1、K2的振動方向，垂直AA，不能透過上偏光鏡；K1、K2的振動方向平行上偏光鏡的振動方向AA，完全可以透過。透過上偏光鏡后的K1、K2兩種偏光具有以下特點：1、K1、K2為同一偏光束經(jīng)過兩度分解而成，故其頻率相等2、K1、K2兩者之間有固定的光

R

=

d

(Ng’-Np’)。3、兩束光在同一平面內振動。作用。的條件，發(fā)生R。K1、K2兩種偏光具備了光波的結果取決于兩光波之間的光若光源為單色光：R＝2n (/2)=n（半波長的偶數(shù)倍）時，兩種偏光當光互相抵消變暗當光R＝(2n+1) (/2)（半波長的奇數(shù)倍）時，兩種偏光加強（最亮）；當光

R介于2n

(/2)和(2n+1)

(/2)之間時，兩種偏光的亮度介于全黑和最亮之間。礦片呈現(xiàn)的明亮程度，還與K1、K2兩種偏光和上、下偏光鏡的振動方向AA、PP之間的夾角有關。當K1、K2和AA、PP間的夾角呈45時，K1、K2的振幅最長，光的亮度最強，這時的礦片位置稱為45位置。光對作用的結果起著主導作用。K1、K2兩種偏光，通過礦片的光程應為dN1和dN2（d為礦片厚度，也是兩種偏光通過礦片的幾何路程，N1為K1的折射率，N2為K2的折射率）。此兩種偏光存在的光R＝d

(N1-N2)即光與薄片厚度和雙折射率成正比。雙折率又與礦物的性質和切面方向有關。因此影響光的因素有：礦物性質、礦物切片的方向和礦片的厚度?！?.4一、色及

譜表色及其成因將石英沿光軸（Z軸）方向，由薄至厚磨成楔形，稱為石英楔。石英的最大雙折射率Ne-No=0.009，為固定常數(shù)。若將此石英楔由薄端至厚端慢慢正交偏光鏡間的試板孔內，則其光程差將隨著石英楔厚度的增大而增大[R＝d

(N1-N2)

]。若用單色光照射時，隨著石英楔的推入，將依次出現(xiàn)明暗相間條帶。R=(2n+1)·(/2)處，出現(xiàn)該色光的最亮條帶；的光

R=2n

(/2)處，出現(xiàn) 條帶；在光光介于以上二者之間，亮度也介于最亮與最暗之間。明亮與條帶之間的距離取決于所用單色光的波長。紅色光波波長最長，明暗條帶之間的距離最大；紫色光波長最短，明暗條帶間的距離最小。一、色及其成因一、 色及其成因若用白光照射時，由于白光是七種不同波長的色光所組成，

任何一個光

（除零外）只能相當或接近于白光中部分色光半

波長的偶數(shù)倍，而使這部分色光抵消或減弱；同時它又相當或接

近于另一部分色光半波長的奇數(shù)倍，而使其不同程度的加強。所

有未被抵消的色光混合起來，便構成了與該光

相應的混合色，它是由于白光

的結果，稱為

色。色與單偏光鏡下礦片的顏色不同，不可將二者

。1030

nm若用白光照射時，由于白光是七種不同波長的色光所組成.R=550

綠光 抵消

-

紅色

色R=700

紅光抵消-

色藍綠色一、色及其成因二、色級序及各級序的特征當用白光照射時，在正交偏光鏡間隨著石英楔的慢慢推入,光逐漸增大，視域中出現(xiàn)的色將由低到高出現(xiàn)有規(guī)律的變化。這種色有規(guī)律的變化就構成了色級序。一般可將石英楔色的變化分成四－五個級序：。第一級序，光為0－550nm，主要色為暗灰－灰－白－黃－橙－紫紅第二級序，光為550－1100nm，主要色為蘭－蘭－黃－紫紅。第三級序，光為1100－1650nm，主要色為蘭－黃－橙－紅。第四級序，光為1650－2240nm，級－灰、白、黃、橙、紅級－藍、綠、黃、紅級－藍、綠、黃、紅主要色為粉紅－淺綠－淺橙二、色級序及各級序的特征二、色級序及各級序的特征當光增大到相當于五級以上的色時，幾乎接近于各色光波半波長的奇數(shù)倍，同時又接近于它們半波長的偶數(shù)倍，各色光波都有不等量的出現(xiàn)，互相混雜的結果，形成一種與珍珠表面顏色相近的亮白色，稱高級白色。一般情況下礦片的厚度都在

0.03mm左右，如礦片呈現(xiàn)高級白色，則說明該礦物具有很高的雙折射率，常見礦物如方解石、榍石。決定色級序的因素?色級序的高低，取決于相應的光大小，而光大小又取決于礦片的厚度和雙折射率的大小，雙折射率的大小又與礦片的性質和切面方向有關。在同一巖石薄片中，各種礦物顆粒的厚度基本相同，同一礦物因其切面方向不同，可顯示不同的

色。平行光軸或平行光軸面的切面，雙折率最大，呈現(xiàn)的

色級序最高；垂直光軸的切面雙折率為零，呈全消光；其他方向的切面，雙折率介于零和最大之間，其

色級序也介于灰黑和最高之間。不同礦物的最大雙折率不同，它們所顯示的最涉色也不同。因此在鑒定礦物時，最涉色才有鑒定意義。三、譜表譜表是表示

色級序、光

、雙折率和薄片厚度之間關系的圖表。它是根據(jù)公式R=d

(N1-N2)，制成的。Example:

Quartz

=

1.544

e=

1.553Sign??(+) because

e>

e

-

=

0.009

calledthebirefringence

()= um

interference

color

(when

seen?)R=

30000*0.009=

270nmWhat

interference

color

is

this?? Use

your

chart.三、譜表Example:

Calcite

=

1.658

e=

1.486Sign??(-) because

e

<

o

–e

=

0.172 called

the

birefringence

()= um

interference

color

(when

seen?)R

=30000*

0.172=

5160nmWhat

interference

color

is

this?? Use

your

chart.三、譜表四、異常色在色成因時，是以同一礦物對不同波長的單色光雙折率大小相等為基礎的。實際上同一礦物對不同波長單色光的雙折率并不完全相等，即有雙折率色散。大多數(shù)礦物雙折率色散很小，對色的影響甚微，肉眼難以察覺。但少數(shù)礦物的雙折率色散很強，能影響其色，出現(xiàn)色譜表上沒有的色，稱為異常色。當?shù)V物對紫光的雙折率顯著大于對紅光的雙折率時，就呈現(xiàn)出

“柏林蘭”的異常色；如綠泥石、黝簾石等；當?shù)V物對紅光的雙折率顯著大于對紫光的雙折率時，就呈現(xiàn)“銹褐色”的異常色，如綠泥石、符山石。色級序低的礦物，異常色一般較為明顯，易于識別；色級序高的礦物，異常色難與正常別。此外，某些顏色濃的礦物，如黑云母、角閃石等，色常受到顏色的干擾和掩蓋，不易看清其應有的色級序。綠泥石的“柏林蘭”異常色黝簾石出現(xiàn)“柏林蘭”異常色黝簾石出現(xiàn)“柏林蘭”異常色§4.5

補色法則和補色器在正交偏光鏡間測定一些晶體的光學性質時，往往借助于一些補色器（或試板）。應用補色器時，要遵循補色法則。一、補色法則在正交偏光鏡間，兩個非均任意方向的切面（除垂直光軸的切面外），在45位此兩礦片后總光光

的增減表現(xiàn)為時，光通過的增減法則（色級序的升降），稱為補色法則。設一非均礦片的光率體橢圓半徑為Ng、Np，光波通過此礦片后發(fā)生雙折射，分解形成兩種偏光，所產(chǎn)生的光程差為R1。另一礦片的光率體橢圓半徑為Ng、Np，產(chǎn)生的光為R2。將兩個礦片

于正交偏光鏡間，并置兩礦片于45位。光波通過兩礦片后所產(chǎn)生的總光為R。總光R是增大還是減小，取決于兩礦片重疊的方式。一、補色法則當兩礦片的同名半徑平行時（即Ng∥Ng

、Np∥Np

），光通過兩礦片后，總光

R＝R1＋R2。其中R>R1、R>R2，因此總光

R反映出的

色，色都高，色級序升比原來兩礦片各自的即同名半徑平行高。當兩礦片的異名半徑平行時（即Ng∥Np

、Np∥Ng

），光通過兩礦片后，總光R＝∣R1－R2∣。它們可能有三種關系：R<R1,

R<R2;R>R1,R<R2;R<R1,

R>R2。一、補色法則因此總光R所反映的色比原來的兩個礦片都低，或比其中某一個礦片的色低，即當異名半徑平行時，色級序降低。兩礦片在正交偏光鏡間45位重迭時，當其光率體橢圓半徑同名半徑平行時，表現(xiàn)為色級序升高；異名半徑平行時，色級序降低（比原來高的礦片色低，比原來低的礦片色不一定低），若R1＝R2，總光R＝0，此時礦片消色而變。在兩礦片中，如果一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及光為已知，則可根據(jù)補色法則，測定另一個礦片的光率體橢圓半徑名稱及光。偏光顯微鏡里所附的補色器，就是已知光率體橢圓半徑名稱和光的礦片。二、常用的補色器二、常用的補色器1、石膏試板光

約為550m，在正交偏光鏡間為一級紫紅 色，也稱為1試板。序。如礦片的石膏試板，可使礦片的 色升高和降低一個級色為二級黃，加入石膏試板后，升高為三級黃，降低為一級黃。因三級黃和一級黃不易區(qū)別，故石膏試板更適用于

色低的礦片。1、石膏試板如果礦片的色為一級灰（R＝150

m），加入石膏試板后，同名半徑平行，總光R＝550＋150＝700

m，礦片色由一級灰變?yōu)槎壧m綠；異名半徑平行時，總光R＝550－150＝400

m，礦片色由一級灰變?yōu)橐患夵S。這兩種色對礦片本身的一級灰來說都是升高，但對試板所具有的色一級紫紅來說，則有升有降。因此，在這種情況下，判斷色級序的升降，應以石膏試板的色為準。記住:當?shù)V片的色為一級灰時，加入石膏試板，色升高時變二級蘭，降低時變一級黃。Accessory

Plates

=Suppose

we

view

an

anisotropic

crystal

with100

nm

(1-order

gray)

at

45o

fromextinctionIf

Ngyp

||Nxl

AdditionRay

in

crystal

||

Ngyp

alreadybehind

by

100nm

&

it

getsfurther

retarded

by530nm

inthe

gypsum

plate100

+

530

630nmWhat

color

(on

your

color

chart)will

result?Original

1o

grey

2o

blueAccessory

PlatesNow

rotate

the

microscope

stage

and

crystal

90o Ngyp

||

nxl

(

still

=

100

nm)Ngyp

||

nxl

SubtractionRay

in

the

crystal

that

is

parallelto

Ngyp

is

ahead

by

100nm530m

retardation

ingypsumplate

450nm

behindWhat

color

will

result?1o

orangeWhat

will

happen

when

you

insert

the

gypsumplate?What

will

happen

when

you

insert

the

gypsum當?shù)V片的色為一級灰時，加入石膏試板，色升高時變二級蘭，降低時變一級黃。2、云母試板光為黃光波長的四分之一（1/4

），即147m左右，在正交偏光鏡間呈現(xiàn)一級灰白色。其光率體橢圓半徑Ng、Np的方向一般都注明在試板上。加入云母試板后，使礦片的色按色譜表順序升降一個色序。如礦片的色為一級紫紅，加入云母試板后，升高變?yōu)槎壧m，降低變?yōu)橐患壋赛S。這種試板比較適應于

色較高的礦片。2、云母試板光 為黃光波長的四分之一（1/4），即147m左右，加入云母試板后，使礦片的 色按色譜表順序升降一個色序。3、石英楔沿石英平行光軸方向從薄至厚磨成一個楔形，用樹膠粘在兩塊玻璃片之間。其光一般為0－1680毫微米左右，在正交偏光鏡間，由薄至厚可依次出現(xiàn)一級至三級的色。在礦片上由薄至厚推入石英楔，當同名半徑平行時，礦片色級序逐漸升高；異名半徑平行時，礦片色逐漸降低，當推至石英楔光與礦片光相等時，礦片消色而變成黑帶。一、非均礦片上光率體橢圓半徑方向和名稱的測定1、將定的礦片置于視域中心，轉動物臺使礦片消光，此時礦片上光率體橢圓半徑的方向分別平行于上、下偏光的振動方向。2、轉動物臺45，此時礦片上光率體橢圓半徑與上、下偏光振動方向或目鏡絲成45夾角，礦片色最亮。3、試板，觀察礦片色變化。如果礦片色降低，說明§4.6正交偏光鏡間主要光學性質的觀察與測定試板與礦片異名半徑平行；如果色升高，說明同名半徑平行。試板上光率體橢圓半徑的方向是已知的，據(jù)此就可以確定礦片上光率體橢圓半徑的名稱。二、

根據(jù)光色級序的觀察和測定R=d

(N1-N