晶體光學(xué)復(fù)習(xí)資料

晶體光學(xué)基礎(chǔ)光具有波粒二象性光是一種橫波，光的傳播方向與振動(dòng)方向互相垂直可見(jiàn)光：電磁波譜中波長(zhǎng)范圍390—770nm的一個(gè)區(qū)段折射定律：Sini（入射角）/Sina（折射角）=Vi（入射速度）/Va（折射速度）=Ni-a全反射臨界角和全反射:當(dāng)光波從光密介質(zhì)入射到光疏介質(zhì)時(shí)，入射角i總是小于折射角a，當(dāng)a=90°時(shí)，i=f，此時(shí)入射角f稱為全反射臨界角。當(dāng)入射角i>f時(shí)，折射光波不再進(jìn)入折射介質(zhì)而全部返回到入射介質(zhì)，這種能量的突變稱為全反射。自然光：在垂直光波傳播方向的斷面內(nèi)，光波作任意方向的振動(dòng)，且振幅相等。偏振光：在垂直光波傳播方向的斷面內(nèi)，光波只在某一固定方向上振動(dòng)。自然光轉(zhuǎn)化為偏振光的過(guò)程稱偏振化。光性均質(zhì)體：指光學(xué)性質(zhì)各方向相同的晶體。包括等軸晶系的礦物和非晶質(zhì)物質(zhì)。光波在均質(zhì)體中的傳播特點(diǎn)：光的傳播速度不因光的振動(dòng)方向不同而發(fā)生改變（各向同性），由折射定律可知，均質(zhì)體的折射率只有一個(gè)。光性非均質(zhì)體：光性非均質(zhì)體的光學(xué)性質(zhì)因方向不同而改變（各向異性）。包括中級(jí)晶族(一軸晶)和低級(jí)晶族(二軸晶)的礦物光波在非均質(zhì)體中的傳播特點(diǎn)：光的傳播速度因光波在晶體中的振動(dòng)方向不同而發(fā)生改變。因而非均質(zhì)體的折射率也因光波在晶體中的振動(dòng)方向不同而改變。10．雙折射：光波射入非均質(zhì)體，除特殊方向外，將分解成振動(dòng)方向互相垂直，傳播速度不同，折射率不等的兩種偏光，這種現(xiàn)象稱為雙折射。11．雙折射率：兩種偏光的折射率值之差稱為雙折射率。許多晶體光學(xué)現(xiàn)象與此有關(guān)。12．光軸：光波沿非均質(zhì)體的特殊方向入射時(shí)，不發(fā)生雙折射，這種特殊的方向稱為光軸。13．中級(jí)晶族具有一個(gè)這樣的特殊方向，稱為一軸晶礦物；低級(jí)晶族具有兩個(gè)這樣的特殊方向，稱為二軸晶礦物。14．光率體：是表示光波在晶體中傳播時(shí)，折射率值隨光波振動(dòng)方向變化的一種立體幾何圖形或一種光性指示體。其作法是設(shè)想自晶體中心起，沿光波振動(dòng)方向按比例截取相應(yīng)的折射率值，再把各個(gè)線段的端點(diǎn)連接起來(lái)便構(gòu)成了光率體。15．均質(zhì)體光率體：其傳播速度不因振動(dòng)方向不同而發(fā)生改變，即折射率值各方向相等。均質(zhì)體光率體是一個(gè)球體，球體的半徑代表該晶體的折射率。16．一軸晶光率體（中級(jí)晶族晶體的光率體）：一軸晶光率體是一個(gè)以C軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)橢球體。17．一軸晶光率體形狀（以C軸為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)橢球體）：主折射率（Ne、No），主折射率（Ne、No）18．一軸晶光率體的光性正負(fù)：Ne>No正光性光率體（石英，長(zhǎng)行旋轉(zhuǎn)橢球體）Ne<No負(fù)光性光率體（方解石，扁形旋轉(zhuǎn)橢球體）20．一軸晶光率體三種切面：1）垂直光軸切面：圓切面。半徑為No，光波垂直該切面入射不發(fā)生雙折射。2）平行光軸切面：橢圓切面。長(zhǎng)短半徑分別為Ne或No，光波垂直該切面入射發(fā)生雙折射，雙折射率等于Ne與No的差的絕對(duì)值，為一軸晶晶體的最大雙折射率。3）斜交光軸切面：橢圓切面。長(zhǎng)短半徑分別為Ne’或No，雙折射率等于Ne’與No的差的絕對(duì)值，介于零與最大值之間。21．二軸晶光率體：二軸晶光率體是一個(gè)三軸不等的橢球體。22．二軸晶光率體形狀(三軸不等橢球體）23．兩根光軸(OA):光波沿著垂直于上述兩個(gè)圓切面的方向人射不發(fā)生雙折射，也不改變?nèi)肷涔獠ǖ恼駝?dòng)特點(diǎn)和振動(dòng)方向，所以這兩個(gè)圓切面的法線方向就是二軸晶光率體的兩個(gè)光軸光軸面（AP）；光軸角(2V)；絕大多數(shù)二軸晶兩個(gè)光軸相交成一個(gè)銳角和一個(gè)鈍角。兩光軸相交的銳角稱為光軸角，以符號(hào)“2V”表示。銳角等分線(Bxa)；兩光軸所夾銳角的平分線稱為銳角等分線，以符號(hào)“Bxa”表示。銳角等分線必與主軸Ng或Np一致。鈍角等分線(Bxo)；兩光軸所夾鈍角的平分線稱為鈍角等分線,以符號(hào)“Bxo”表示。鈍角等分線必與主軸Ng或Np24．二軸晶光率體光性正負(fù)：根據(jù)Ng—Nm與Nm—Np的相對(duì)大小確定二軸晶的光性符號(hào)的，表述為Ng—Nm＞Nm—Np為正光性符號(hào)，Ng—Nm＜Nm—Np為負(fù)光性符號(hào).。25．二軸晶光率體的五種主要切面：1）垂直一根光軸切面（OA）：圓切面。半徑為Nm，光波垂直該切面入射不發(fā)生雙折射。2）平行光軸面切面（AP）：橢圓切面。長(zhǎng)半徑為Ng，短半徑為Np，光波垂直該切面入3）垂直Bxa切面：橢圓切面。對(duì)于正光性，長(zhǎng)半徑為Nm，短半徑為Np，雙折射率等于Nm-Np；對(duì)于負(fù)光性，長(zhǎng)半徑為Ng，短半徑為Nm，雙折射率等于Ng-Nm。4）垂直Bxo切面：橢圓切面。正光性和負(fù)光性的長(zhǎng)短半徑的特點(diǎn)與垂直Bxa切面相反。5）斜交切面：橢圓切面。長(zhǎng)短半徑分別為Ng’和Np’（Ng’大小介于Ng與Nm之間；Np’大小介于Nm與Np之間），雙折射率等于Ng’-Np’。26．光性方位：指光率體在晶體中的位置，即光率體主軸（No、Ne軸或Ng、Nm、Np軸）與結(jié)晶軸（a、b、c軸）之間的相互關(guān)系。對(duì)低級(jí)晶族（二軸晶）礦物具有重要的鑒定意義。第三章單偏光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì)1．單偏光鏡下載物臺(tái)上放置礦片時(shí)視域的光學(xué)特點(diǎn)；（1）放置均質(zhì)體礦片當(dāng)物臺(tái)上放置均質(zhì)體礦(物)片時(shí)，透出礦片的偏光振動(dòng)方向仍然平行偏光振動(dòng)方向，礦片顯示偏光透過(guò)礦片時(shí)的光學(xué)性質(zhì)。由于均質(zhì)體光性各向同性，旋轉(zhuǎn)物臺(tái)時(shí)光學(xué)性質(zhì)不變。（2）放置非均質(zhì)體礦片；①非均質(zhì)體垂直光軸切面的礦片（除礦物形態(tài)，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)礦物光學(xué)性質(zhì)沒(méi)有變化）；②非均質(zhì)體斜交光軸切面的礦片（除礦物形態(tài)，旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)礦物光學(xué)性質(zhì)有變化）；2．礦物形態(tài)礦物的形態(tài)是幾何特征，不屬于光學(xué)性質(zhì)。顯微鏡下觀察到的礦物形態(tài)與礦物本身的結(jié)晶習(xí)性與切片方向有關(guān)，確定一種礦物的整體外形，必須考慮不同的切片方向的形狀及綜合手標(biāo)本上礦物的形態(tài)。（切面形態(tài)，單體形態(tài)，集合體形態(tài)）。3．解理：礦物受外力作用后沿一定結(jié)晶學(xué)方向裂成光滑平面的性質(zhì)，是鑒定礦物的特征之一。在顯微鏡下見(jiàn)到的不是解理面本身，而是解理面與薄片平面的交線，這些交線一般為明顯的黑線，稱為解理縫。4．.解理的完善程度分為三級(jí)：（1）.極完全解理：解理縫細(xì)，密，長(zhǎng)，貫穿整個(gè)晶體；如云母類(lèi)的解理（2）.完全解理：解理縫之間間距較寬，不完全連續(xù)；如角閃石和輝石類(lèi)的解理（3）.不完全解理：解理縫斷斷續(xù)續(xù)，有時(shí)僅見(jiàn)解理縫痕跡；如橄欖石5．解理縫可見(jiàn)臨界角：解理面與切面有交線，理論上會(huì)見(jiàn)到解理紋，但由于光學(xué)原理，交角增大到某一極限值時(shí)，顯微鏡下就見(jiàn)不到它了，這個(gè)極限值就叫做解理紋可見(jiàn)臨界角。即當(dāng)小于臨界角時(shí)才能見(jiàn)到解理縫。解理縫紋可見(jiàn)臨界角取決于N礦與N膠的差值，差值愈大，臨界角愈大；差值愈小，臨界角愈小。6．解理夾角的測(cè)定：解理夾角即兩個(gè)解理面的夾角。定解理夾角，必須選擇同時(shí)垂直兩組解理面的切面，在此切面上測(cè)量?jī)山M解理紋的夾角。測(cè)量解理夾角的操作步驟如下：(1)選擇同時(shí)垂直兩組解理面的切面，其特征是：兩組解理紋同時(shí)最細(xì)、最清晰，且兩組解理紋寬度、清晰度相同，升降鏡筒，兩組解理紋都不平行移動(dòng)；(2)將選好的切面置于視域中心，并使其中的任意兩條解理紋的交點(diǎn)(最好靠礦物中心)與十字絲交點(diǎn)重合；(3)旋轉(zhuǎn)物臺(tái)，使一條解理紋與縱絲(或橫絲)一致，記錄物臺(tái)讀數(shù)量；(4)旋轉(zhuǎn)物臺(tái)，使另一條解理紋與縱絲(或橫絲)一致，記錄物臺(tái)讀數(shù)；(5)計(jì)算解理夾角＝以上讀數(shù)之差。7．多色性和吸收性均質(zhì)體礦物，光性上表現(xiàn)為各向同性，對(duì)光波的選擇性吸收不隨方向的改變而改變。因此，旋轉(zhuǎn)物臺(tái)，均質(zhì)體礦物的顏色色彩和濃度不會(huì)發(fā)生改變。非均質(zhì)體礦物，光性上表現(xiàn)為各向異性，對(duì)光波的選擇性吸收隨方向的不同而改變。在顯微鏡下旋轉(zhuǎn)物臺(tái)時(shí)，非均質(zhì)體礦物的顏色色彩和濃度一般情況下都會(huì)發(fā)生改變。非均質(zhì)體礦物顏色色彩發(fā)生改變、呈現(xiàn)多種色彩的現(xiàn)象稱為多色性，顏色深淺發(fā)生改變的現(xiàn)象稱為吸收性。非均質(zhì)體礦物，若在偏光顯微鏡下能見(jiàn)到顏色，一般都能觀察到多色性和吸收性，只是多色性和吸收性的明顯程度不同而己。8．礦物的邊緣和貝克線的概念邊緣：巖石薄片中，在兩個(gè)折射率不同的物質(zhì)接觸處，可以看到一條比較黑暗的邊緣，稱礦物的邊緣。貝克線：在邊緣的鄰近不可見(jiàn)到一條比較明亮的細(xì)線，成為貝克線9．貝克線的移動(dòng)規(guī)律：下降物臺(tái)(或提升鏡筒)，貝克線相對(duì)邊緣向折射率大的介質(zhì)一方移動(dòng)；提升物臺(tái)(或下降鏡筒)，貝克線相對(duì)向折射率小的一方移動(dòng)；即“下降物臺(tái)，貝克線向折射率大的介質(zhì)一方移動(dòng)”。10．假貝克線：若礦物折射率比樹(shù)膠折射率大得多時(shí)，觀察礦物的貝克線，發(fā)現(xiàn)提升鏡筒貝克線不是移向礦物一方，而是移向樹(shù)膠一方；有時(shí)又發(fā)現(xiàn)有兩條亮帶，提升鏡筒，一條向礦物一方移動(dòng)，另一條向樹(shù)膠一方移動(dòng)。這些移動(dòng)規(guī)律異常的“貝克線”，稱為“假貝克線”。產(chǎn)生假貝克線的原因：主要與兩介質(zhì)折射率差值太大和接觸面不規(guī)整有關(guān)。排除產(chǎn)生假貝克線方法：放棄對(duì)這一部位的觀察，而改選其他合適的部位進(jìn)行觀察，或改用中心明暗法和斜照法比較折射率相對(duì)大小。中心明暗法：下降物臺(tái)，礦物中心變亮，范圍變小、變清晰，則礦物折射率大于樹(shù)膠折射率；下降物臺(tái)，礦物中心變暗，范圍變小、變模糊，則礦物折射率小于樹(shù)膠折射率。11．礦物糙面：即偏光顯微鏡下所見(jiàn)礦物的粗糙表面，是光線通過(guò)礦片后產(chǎn)生的一種光學(xué)效應(yīng)，是人對(duì)礦片表面粗糙程度的一種視覺(jué)，并不代表礦片真實(shí)的物理粗糙程度。12．礦物糙面的成因：磨制的礦片表面，一般總不同程度地有顯微凹凸不平。當(dāng)覆蓋其上的樹(shù)膠折射率與礦物折射率存在差異時(shí)，該表面即是一個(gè)光學(xué)界面，光線通過(guò)該界面時(shí)要發(fā)生折射，使光線發(fā)生聚卒呻分散。光線聚斂的區(qū)域變亮，光線分散的區(qū)域變暗，礦片表面明暗不均，給人一種粗糙的感覺(jué)13．突起：礦物表面“高出”薄片平面，類(lèi)似于“正地形”的現(xiàn)象。突起就是礦物這種“高低不平”的現(xiàn)象的。突起也是光線通過(guò)礦片后產(chǎn)生的一種光學(xué)效應(yīng)，是人對(duì)礦物邊緣和糙面的一種綜合視覺(jué)，并不代表礦物表面的實(shí)際高低。因?yàn)檫吘壓筒诿娴娘@著程度取決于N礦和N膠的差值，所以實(shí)際上突起的高低主要取決于N礦與N膠的差值，差值愈大，突起愈高；差值愈小，突起愈低。14．突起正負(fù)及等級(jí)的劃分（突起正負(fù)是以加拿大樹(shù)膠的折射率為標(biāo)準(zhǔn)）根據(jù)N礦、N膠的相對(duì)大小，突起分為正突起和負(fù)突起：N礦＞N膠，為正突起；N礦＜N膠，為負(fù)突起。即負(fù)突起礦物，折射率小于1．54；正突起礦物，折射率大于1．54?！罢?、負(fù)”是指礦物折射率是“大于”還是“小于”樹(shù)膠的折射率，并不是指突起是向上還是向下。突起分為6個(gè)等級(jí)。15．閃突起：在單偏光鏡下，轉(zhuǎn)動(dòng)載物臺(tái)，非均質(zhì)體礦物的邊緣、糙面及突起高低發(fā)生明顯改變的現(xiàn)象稱為閃突起。第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì)1．消光現(xiàn)象：礦片在正交偏光鏡間呈現(xiàn)黑暗的現(xiàn)象。2．全消光(永久消光)：旋轉(zhuǎn)物臺(tái)一周，均質(zhì)體或非均質(zhì)體垂直光軸切片的消光現(xiàn)象（黑暗）不改變。*所有均質(zhì)體任意方向的切片、非均質(zhì)體垂直光軸的切片3．四次消光：旋轉(zhuǎn)物臺(tái)一周，非均質(zhì)體晶體非垂直光軸切片的光率體橢圓半徑有四次與下偏光鏡平行的機(jī)會(huì)，故出現(xiàn)四次黑暗（消光）現(xiàn)象。*非均質(zhì)體除垂直光軸外其它方向的切片，當(dāng)橢圓切面的長(zhǎng)短半徑平行上、下偏光鏡振動(dòng)方向時(shí)消光，當(dāng)橢圓切面的長(zhǎng)短半徑斜交上、下偏光鏡振動(dòng)方向時(shí)明亮4．消光位：非均質(zhì)體非垂直光軸切片在正交偏光鏡間處于消光現(xiàn)象時(shí)的位置記為消光位。*非均質(zhì)體除垂直光軸外其它方向的切片，處于消光位時(shí)一定是橢圓切面的長(zhǎng)短半徑與上下偏光鏡的振動(dòng)方向平行。＊礦片不消光時(shí)，發(fā)生干涉現(xiàn)象。5．光程與光程差光程差R=d·△：d為礦片厚度；△為礦物的雙折射率：N1－N2。6．干涉現(xiàn)象及干涉色（1）干涉現(xiàn)象：非均質(zhì)體晶體非垂直光軸的礦片，其光率體橢圓半徑與上、下偏光鏡振動(dòng)方向斜交（即礦片不在消光）時(shí)，透過(guò)晶體分解的兩束光波，頻率相等，具有固定的光程差且在同一平面內(nèi)振動(dòng)（上偏光鏡振動(dòng)面），因此必然發(fā)生干涉現(xiàn)象。（2）干涉色及其成因：如果光源為單色光，隨著光程差的逐漸增大，將依次出現(xiàn)明亮相間的干涉條帶。改變光程差的方法是利用石英楔。

如果光源為白光,干涉結(jié)果就是一系列復(fù)雜彩色條帶的組合，即干涉色。7．干涉色級(jí)序用白光做光源，在正交偏光鏡間450緩慢推入石英楔，隨著石英楔的慢慢推入，光程差連續(xù)地增大，視域內(nèi)出現(xiàn)的干涉色由低到高有規(guī)律的變化，這種規(guī)律性變化叫做干涉色色序。通?？梢詣澐譃樗?五個(gè)級(jí)序（干涉色色譜表）0－550nm;550-1100nm;1100-1650nm;1650nm-。當(dāng)光程差非常大時(shí)，將出現(xiàn)一種與珍珠表面類(lèi)似的亮白色，稱高級(jí)白干涉色。8．消色：若RI＝R2，則當(dāng)光率體橢圓異名半徑平行時(shí)，總光程差為0，礦片黑暗，這種現(xiàn)象稱為消色。9．消光和消色的區(qū)別：消色和消光雖然都是表現(xiàn)為黑暗，但它們的成因不同。消光是由于礦片光率體橢圓半徑與PP一致，沒(méi)有光透出上偏光鏡而使礦片呈現(xiàn)黑暗；而消色是由于兩礦片產(chǎn)生的干涉色正好抵消而使礦片呈現(xiàn)黑暗。消光說(shuō)明礦片光率體橢圓半徑與PP、AA一致；消色說(shuō)明兩礦片光程差相等，而且它們的光率體橢圓異名半徑平行。10．消光角的測(cè)定（1）選定待測(cè)的切面（單斜晶系一般選擇平行（010）方向的切面，三斜晶系選擇垂直（010）切面或同時(shí)垂直（010）與（001）切面）；（2）將待測(cè)礦片移至視域中心，轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)，使礦片上的解理縫或雙晶縫或晶面跡線平行目鏡十字絲，并記下載物臺(tái)上的讀數(shù)a；（3）順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)至消光位，記下臺(tái)物讀數(shù)b；（4）測(cè)定消光位時(shí)十字絲縱絲的光率體橢圓切面的半徑名稱（利用前面所學(xué)的知識(shí)）（5）計(jì)算a、b間的夾角，并記錄消光角。11．晶體延性符號(hào)的測(cè)定，其測(cè)定方法如下：（1）．將欲測(cè)礦片置視域中心，使礦片的延長(zhǎng)方向平行目鏡十字絲縱絲，此時(shí)礦片消光(因系平行消光)，礦片上光率體橢圓半徑與目鏡十字絲平行。（2）．轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)450，使礦片延長(zhǎng)方向與目鏡十字絲成450夾角，此時(shí)礦片干涉色最亮。（3）．加入試板，觀察干涉色的變化，當(dāng)干涉色級(jí)序降低(圖69B)，試板與礦片的光率體橢圓切面的異名半徑平行，證明正延性；當(dāng)干涉色級(jí)序升高，試板與礦片的光串體橢圓切面的同名半徑平行，證明負(fù)延性。第五章錐光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì)1．錐光鏡的裝置在正交偏光鏡基礎(chǔ)上，于下偏光鏡之上，載物臺(tái)之下，加上一個(gè)聚光鏡，換用高倍物鏡(45×或63)，加入勃氏鏡或去掉目鏡，便完成了錐光鏡的裝置。2．干涉圖的概念：如在錐偏光鏡下就能同時(shí)觀察到不同方向切面的消光和干涉現(xiàn)象。這些方向不同，且方向連續(xù)過(guò)渡變化的所有切面的消光和干涉現(xiàn)象形成的整體圖形就稱為干涉圖。換用高倍物鏡就是為了接納較大范圍的錐形光波，以觀察到范圍較大、圖形較完整的干涉圖。3．一軸晶干涉圖及光性正負(fù)的測(cè)定

（1）、垂直光軸切面的干涉圖

（a）、圖像特點(diǎn)（黑十字和同心干涉色色圈，且黑十字的黑臂平行上下偏光鏡的振動(dòng)方向，交點(diǎn)位于AA、PP的交點(diǎn)，該點(diǎn)為光軸出露點(diǎn)）。載物臺(tái)旋轉(zhuǎn)一周，圖像不變。（b）成因：波向圖即是以不同方向入射晶體的光波所分解的兩束偏光的振動(dòng)方向在水平面上的投影圖。一軸晶垂直0A切面波向圖由同心圓和放射線組成，同心圓線與放射線的交點(diǎn)為錐形光束在礦片的出露點(diǎn)，放射線方向?yàn)镹e光振動(dòng)方向，同心圓線的切線方向?yàn)镹o光振動(dòng)方向，圓心為0A出露點(diǎn)。（2）垂直光軸切面干涉圖的應(yīng)用:(a)．確定軸性和切面方向根據(jù)干涉圖的圖像特點(diǎn)，可確定為一軸晶垂直光軸切面。一軸晶其它方向切面及二軸晶礦物不具這種特征的干涉圖。(b)．測(cè)定光性符號(hào)(c).確定切面方向(3)斜交光軸切面的干涉圖圖像特點(diǎn):在斜交光軸的切片中，光軸在礦片中的位置是傾斜的。軸在礦片平面上的出露點(diǎn)，即黑十字交點(diǎn)不在視域中心。所以斜交光軸切面的干涉圖是由