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1、晶体光学及光性矿物学复习提纲第一章 晶体光学基础1 光具有波粒二象性。2光是一种横波，光的传播方向与振动方向互相垂直。3可见光：电磁波谱中波长范围 390770nm 的一个区段。4折射定律：Sin i（入射角） / Sin a（折射角） = Vi（入射速度） / Va（折射速度）= N i-a5全反射临界角和全反射:当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角 i 总是小于折射角 a ，当a = 90 时，i = ，此时入射角 称为全反射临界角。当入射角 i 时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。6自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振
2、幅相等。7偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。8光性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），由折射定律可知，均质体的折射率只有一个。9光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶) 的矿物光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。10双折射：光波射入非均质体，除特殊方向
3、外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。11双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。12光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。13中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。14光率体：是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或一种光性指示体。其作法是设想自晶体中心起，沿光波振动方向按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的端点连接起来便构成了光率体。15均质体光率体：其传播速度不因振动方向不同而发生
4、改变，即折射率值各方向相等。均质体光率体是一个球体，球体的半径代表该晶体的折射率。16一轴晶光率体（中级晶族晶体的光率体）：一轴晶光率体是一个以 C 轴为旋转轴的旋转椭球体。17一轴晶光率体形状（以 C 轴为旋转轴的旋转椭球体 ）：主折射率（Ne 、No），主折射率（Ne 、No）18一轴晶光率体的光性正负：NeNo 正光性光率体（石英，长行旋转椭球体）NeNo 负光性光率体（方解石，扁形旋转椭球体）19一轴正晶有石英、钻石、锡石等，一轮负晶有方解石、刚玉(红、蓝宝石)、电气石( 碧空)等。20一轴晶光率体三种切面：1）垂直光轴切面：圆切面。半径为 No，光波垂直该切面入射不发生双折射。2）平
5、行光轴切面：椭圆切面。长短半径分别为 Ne 或 No，光波垂直该切面入射发生双折射，双折射率等于 Ne 与 No 的差的绝对值，为一轴晶晶体的最大双折射率。3）斜交光轴切面：椭圆切面。长短半径分别为 Ne或 No，双折射率等于 Ne与 No 的差的绝对值，介于零与最大值之间。21二轴晶光率体：二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体。22二轴晶光率体形状(三轴不等椭球体）23二轴晶光率体要素：两根光轴(OA):光波沿着垂直于上述两个圆切面的方向人射不发生双折射，也不改变入射光波的振动特点和振动方向，所以这两个圆切面的法线方向就是二轴晶光率体的两个光轴光轴面（AP）；光轴角(2V) ；绝大多数二轴晶两
6、个光轴相交成一个锐角和一个钝角。两光轴相交的锐角称为光轴角，以符号“2V”表示。锐角等分线(Bxa)；两光轴所夹锐角的平分线称为锐角等分线，以符号“Bxa”表示。锐角等分线必与主轴 Ng 或 Np 一致。 钝角等分线(Bxo)；两光轴所夹钝角的平分线称为钝角等分线,以符号“Bxo”表示。钝角等分线必与主轴 Ng 或 Np 24二轴晶光率体光性正负：根据 NgNm 与 NmNp 的相对大小确定二轴晶的光性符号的，表述为NgNmNmNp 为正光性符号，NgNmNm Np 为负光性符号.。25二轴晶光率体的五种主要切面：1）垂直一根光轴切面（OA）：圆切面。半径为 Nm，光波垂直该切面入射不发生双折
7、射。2）平行光轴面切面（AP）：椭圆切面。长半径为 Ng，短半径为 Np，光波垂直该切面入 3）垂直 Bxa 切面：椭圆切面。对于正光性，长半径为 Nm，短半径为 Np，双折射率等于 Nm-Np；对于负光性，长半径为 Ng，短半径为 Nm，双折射率等于 Ng-Nm。4）垂直 Bxo 切面：椭圆切面。正光性和负光性的长短半径的特点与垂直Bxa 切面相反。5）斜交切面：椭圆切面。长短半径分别为 Ng和 Np（Ng大小介于 Ng 与Nm 之间；Np大小介于 Nm 与 Np 之间），双折射率等于 Ng- Np。26光性方位：指光率体在晶体中的位置，即光率体主轴（No 、Ne 轴或Ng、Nm、Np 轴）
8、与结晶轴（a、b、c 轴）之间的相互关系。对低级晶族（二轴晶）矿物具有重要的鉴定意义。第二章 偏光显微镜（透射）偏光显微镜是岩矿综合鉴定的精密光学仪器，与一般生物显微镜的主要区别在于安装有两个偏光镜。本章教学目的是结合实物使学生了解偏光显微镜的基本构成、必备附件、使用方法及养护规则。 1、偏光显微镜的构成 机械系统主要部件 （1）镜座与镜臂：支撑显微镜及连接光源、物台、镜筒。（2）镜筒：连接目镜和物镜的部件. （3）物镜转换器：用于安装、选择不同倍数的物镜。 （4）载物台：放置薄片用的可 3600 转动的圆形平台 （5）焦准设备(升降系统)：分粗调和微调，作用是调节焦距，使物象清晰。 （6）聚
9、光镜架：连接聚光镜、下偏光镜、上锁光圈等的部件。（7）上、下锁光圈：控制光的通过量。 光学系统主要部件 （1）光源：分为自然光源和人工光源，目前多数显微镜采用人工光源。 （2）下偏光镜：在聚光镜架底部，作用是把自然光转变为偏光。其振动方向一般为东西向。 （3）聚光镜：在聚光镜架上部，作用是把偏光转变为锥光，使显微镜处于偏光系统。 （4）物镜：由多组透镜组成，连接在物镜转换器上，是决定放大倍数及成像质量的重要部件。按放大倍数分为三类： 高倍镜（40 倍和 100 倍）中倍镜（10 倍和 20 倍）、低倍镜（2.5和 4 四倍）。（5）目镜：由眼透镜和场透镜组成。目镜中附有十字丝，倍数有 10 倍
10、和 8 倍两种。 （6）上偏光镜：位于目镜和物镜间，振动方向与下偏光振动方向垂直，可自由推入或拉出。 （7）勃氏镜：位于目镜和上偏光镜间，可自由的推入或拉出，与聚光镜和高倍镜配合使用。二、偏光显微镜的调节与校正 选择并装配物镜和目镜：按需要选择物镜和目镜，在安装目镜时注意其内十字丝的方向。 调节照明：打开光源灯，调节变压器旋扭，直到亮度适度为止。 焦准：将薄片置于物台上，在教师指导下，用粗调或微调调焦至物象清晰。在此过程中，千万注意，物镜前透镜不要与薄片接触，以免打碎薄片或损坏镜头。 物镜中心的校正：物台旋转轴、物镜中轴、镜筒中轴、目镜中轴必须保持在一条直线上，偏光显微镜才能正常使用，目前有关
11、物镜中心的校正将由指导教师来完成。 下偏光镜的检查：下偏光镜的振动为东西向。当黑云母的解理平行下偏光镜的振动方向时颜色最深，据此可以检查、调节下偏光镜的振动方向。 上偏光镜的检查：移去薄片，视域黑暗，说明上偏光振动方向与下偏光振动方向互相垂直。否则，需要进行调节，调节工作由指导教师来完成。第三章 单偏光镜下的晶体光学性质1单偏光镜下载物台上放置矿片时视域的光学特点；（1）放置均质体矿片当物台上放置均质体矿(物)片时，透出矿片的偏光振动方向仍然平行偏光振动方向，矿片显示偏光透过矿片时的光学性质。由于均质体光性各向同性，旋转物台时光学性质不变。（2）放置非均质体矿片；非均质体垂直光轴切面的矿片（除
12、矿物形态，旋转载物台矿物光学性质没有变化）；非均质体斜交光轴切面的矿片（除矿物形态，旋转载物台矿物光学性质有变化）；2矿物形态 矿物的形态是几何特征，不属于光学性质。显微镜下观察到的矿物形态与矿物本身的结晶习性与切片方向有关，确定一种矿物的整体外形，必须考虑不同的切片方向的形状及综合手标本上矿物的形态 。（切面形态，单体形态，集合体形态）。3解理：矿物受外力作用后沿一定结晶学方向裂成光滑平面的性质，是鉴定矿物的特征之一。在显微镜下见到的不是解理面本身，而是解理面与薄片平面的交线，这些交线一般为明显的黑线，称为解理缝。4.解理的完善程度分为三级：（1）.极完全解理：解理缝细，密，长，贯穿整个晶体
13、；如云母类的解理（2）.完全解理：解理缝之间间距较宽，不完全连续；如角闪石和辉石类的解理（3）.不完全解理：解理缝断断续续，有时仅见解理缝痕迹；如橄榄石5解理缝可见临界角：解理面与切面有交线，理论上会见到解理纹，但由于光学原理，交角增大到某一极限值时，显微镜下就见不到它了，这个极限值就叫做解理纹可见临界角。即当小于临界角时才能见到解理缝。解理缝纹可见临界角取决于 N 矿与 N 胶的差值，差值愈大，临界角愈大；差值愈小，临界角愈小。6解理夹角的测定：解理夹角即两个解理面的夹角。定解理夹角，必须选择同时垂直两组解理面的切面，在此切面上测量两组解理纹的夹角。测量解理夹角的操作步骤如下：(1)选择同时
14、垂直两组解理面的切面，其特征是：两组解理纹同时最细、最清晰，且两组解理纹宽度、清晰度相同，升降镜筒，两组解理纹都不平行移动；(2)将选好的切面置于视域中心，并使其中的任意两条解理纹的交点(最好靠矿物中心)与十字丝交点重合；(3)旋转物台，使一条解理纹与纵丝(或横丝) 一致，记录物台读数量； (4)旋转物台，使另一条解理纹与纵丝(或横丝)一致，记录物台读数； (5)计算解理夹角以上读数之差。7多色性和吸收性（公式）均质体矿物，光性上表现为各向同性，对光波的选择性吸收不随方向的改变而改变。因此，旋转物台，均质体矿物的颜色色彩和浓度不会发生改变。非均质体矿物，光性上表现为各向异性，对光波的选择性吸收
15、随方向的不同而改变。在显微镜下旋转物台时，非均质体矿物的颜色色彩和浓度一般情况下都会发生改变。非均质体矿物颜色色彩发生改变、呈现多种色彩的现象称为多色性，颜色深浅发生改变的现象称为吸收性。非均质体矿物，若在偏光显微镜下能见到颜色，一般都能观察到多色性和吸收性，只是多色性和吸收性的明显程度不同而己。8矿物的边缘和贝克线的概念边缘：岩石薄片中，在两个折射率不同的物质接触处，可以看到一条比较黑暗的边缘，称矿物的边缘。贝克线：在边缘的邻近不可见 到 一条比较明亮的细线，成为贝克线9贝克线的移动规律：下降物台(或提升镜筒) ，贝克线相对边缘向折射率大的介质一方移动；提升物台( 或下降镜筒)，贝克线相对向
16、折射率小的一方移动；即 “下降物台，贝克线向折射率大的介质一方移动”。10假贝克线：若矿物折射率比树胶折射率大得多时，观察矿物的贝克线，发现提升镜筒贝克线不是移向矿物一方，而是移向树胶一方；有时又发现有两条亮带，提升镜筒，一条向矿物一方移动，另一条向树胶一方移动。这些移动规律异常的“贝克线”，称为“假贝克线”。 产生假贝克线的原因：主要与两介质折射率差值太大和接触面不规整有关。排除产生假贝克线方法：放弃对这一部位的观察，而改选其他合适的部位进行观察，或改用中心明暗法和斜照法比较折射率相对大小。中心明暗法：下降物台，矿物中心变亮，范围变小、变清晰，则矿物折射率大于树胶折射率；下降物台，矿物中心变暗，范围变小、变模糊，则矿物折射率小于树胶折射率。11矿物糙面：即偏光显微镜下所见矿物的粗糙表面，是光线通过矿片后产生的一种光学效应，是人对矿片表面粗糙程度的一种视觉，并不代表矿片真实的物
