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1、第一章 偏光显微镜(透射）分析,电磁波谱,2. 自然光和偏振光 自然光：自然界普通光源发出的光，如太阳光和灯光等，特点：在垂直光波传播方向的平面内，各方向都有光波的振动且振幅相等。偏振光：自然光经反射，折射，双折射或选择吸收等作用后，可转变为只在一个固定方向上振动的光波，偏振光振动方向与传播方向构成的平面称振动面。,3. 光的折射 光的折射定律,光的折射特点：,（1）介质中光传播的速度愈大，则该介质的折射率愈小； （Vi/Vr=Nr/Ni）。 （2）光在真空中的传播速度最大，n=1 （3）同一介质的折射率因所用光波波长而异（折射率色散） 对于同一介质，光波的波长与折射率成反比。,折射率N介质=
2、V真空 / V介质,N：岛状（橄、榴）单链（辉）双链（角）层（云）架（石、长）,概念：光学性质上各方向都相同的物体，包括等轴晶系的晶体和非晶质体。 光传播特点：光通过均质体物质时，性质不变，振动方向与传播传播方向不变，即自然光仍为自然光，偏光仍为偏光。 均质体折射率只有一个。,4. 光在晶体中的传播,光性均质体与光性非均质体：,光性均质体：,光性非均质体：,概念：光学性质随方向而改变物体，包括中级晶族和低级晶族矿物。光传播特点：光通过非均质体物质时，除特殊方向外，要发生双折射现象，即分解为振动方向相互垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，两种偏光的折射率差称为双折射率。非均质体折射率不只有
3、一个。,5. 光率体 光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率随光波振动方向变化的一种立体几何图形。是晶体光学研究中抽象出的一个立体概念，实际晶体中并不存在。,做法：设想自晶体的中心起，沿光波的各个振动方向，按比例截取相应的折射率值，再把各个线段的终点联系起来，构成了光率体。 晶体在不同方向上的折射率可用晶体折射仪来测出。,1） 均质体光率体特征,为高级晶族等轴晶系矿物及非晶质物质。,光率体特征：为一圆球体，即各个方向上折射率都是相等的。,中级晶族（三方、四方、六方晶系）,2） 一轴晶光率体特征,光率体特征： 是以C轴（光轴）为旋转轴的椭球体，只有一条光轴，故称一轴晶。 有最大，最小两个主折射率
4、，分别为No和Ne， No 垂直C轴振动，数值不变，也叫常光； Ne平行C轴振动，也叫非常光。,正光性： 当Ne No时，光率体呈C轴拉长的椭球体，如石英。 负光性： 当Ne No 时，光率体为沿C轴压扁的椭球体，如方解石。 光性符号是非均质矿物的重要光学特征，是矿物鉴定的重要常数。,一轴晶正、负光性：,一轴晶光率体主要切面：,A、垂直光轴（ OA ）切面 为圆切面，半径为 No 。 当光线沿C轴入射时，不发生双折射现象，也不改变振动方向，该切面显均质性。 一轴晶只有一个这样的切面。,B、平行（OA）光轴切面 为椭圆切面，长、短半径分别为 Ne和No 。 当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成
5、两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。 双折射率=Ne-No，最大。,，,C、斜交光轴切面 仍为椭圆切面，但长、短半径分别为 Ne和No 。 当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。 双折射率=Ne-No ，小于最大双折射率。,低级晶族（斜方、单斜、三斜晶系）abc，=90（斜方晶系）,3） 二轴晶光率体特征,光率体特征：为三轴不等的椭球体，三个结晶主轴X、Y、Z构成直角坐标系。 光率体的三个主折射率为Ng、Nm、Np 三轴椭球体 NgNmNp,二轴晶光率体的构成 ：,主轴：Ng、Nm、Np 主轴面：NgNp、NgNm、NmNp
6、光轴：OA：（两根）,二轴晶光率体主要切面：,A、垂直光轴（ OA ）切面为圆切面，半径为 Nm，不发生双折射现象，也不改变振动方向，该切面显均质性。 二轴晶有两个这样的切面。,B、平行（OA）光轴切面 为椭圆切面，长、短半径分别为 Ng和Np 。当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。 双折射率=Ng-Np，最大。 二轴晶只有一个这样的切面。,，,C、斜交光轴切面 仍为椭圆切面，但长、短半径分别为Ng 和Np 。当光线垂直该切面通过时，发生双折射形成两种偏光，其振动方向分别平行于椭圆切面的长、短半径。双折射率= Ng -Np 小于最大双折射率
7、。,6. 光在非均质体中的传播 自然光在光率体椭圆切面中的传播,偏振光在光率体椭圆切面中的传播,思考题,在折射率仪中测得金红石（四方晶系）C轴方向折射率为2.616，垂直C轴方向为2.832；现于平行（100）晶面取一薄片，试绘出其光率体切面，并写出最大双折射率及其光性正负。 等轴晶系、中级晶族矿物光率体切面类型有哪些？说明每种光率体切面类型的特征。 绘出一轴晶正、负光性光率体的主要切面，并标出每个切面的半径名称。,二、透射偏光显微镜,透射偏光显微镜是研究透明矿物光学性质的主要仪器。与一般的生物显微镜相比，最主要的区别是有两个偏光镜。其中，一个安装在载物台之下，称下偏光，另一个安装在载物台之上
8、的镜筒中，称上偏光。在偏光显微镜中，上偏光的振动方向是固定的，而下偏光的振动方向是可以调节的。一般来说，两个偏光的振动方向是相互垂直的。,1、光学原理,2、偏光显微镜组成及构造,1、目镜，2、镜筒，3、勃氏镜，4、粗动手轮，5、微调手轮，6、镜臂，7、镜座，8、上偏光镜，9、试板孔，10、物镜，11、载物台，12、聚光镜，13、锁光圈，14、下偏光镜，15、反光镜,组成,机械系统：镜座、镜臂、 镜筒、载物台、焦准设备（升降系统）、聚光镜架、物镜转换器。,光学系统：光源、下偏光、聚光镜、物镜、目镜、上偏光、勃氏镜。,附件系统：试板、石英楔、校正螺丝等。,透射偏光显微镜,透射反射偏光显微镜,附件：
9、中心校正螺丝、试板,偏光显微镜主要研究透明矿物岩石材料薄片,3. 偏光显微镜的调节,1、镜头更换（4X、10X、40X、100X） 2、调节光源强弱 3、准焦：对焦，使物像清楚。 4、物镜中心校正 5、调整上、下偏光,物镜中心校正：,A、在薄片中找一小质点a，置于视域中心（十字）。 B、旋转载物台360度，若中心不偏，则a不动；若动，则偏。 C、待a回到中心后，转180度，使a到a处。 D、用校正螺丝将a移到o处。 E、移动薄片，使质点a移到中心。 F、转动物台360度，如动，则重复上述程序。,上、下偏光方位的确定：,下偏光方位： （黑云母一组极完全解理方向上吸收强，颜色深。）方法：将黑云母解
10、理缝与十字丝的纵线平行，然后调下偏光，使黑云母颜色最深，此时，纵线方向即为下偏光方向。 上偏光方位：方法：在确定下偏光方位后，移去薄片，推入上偏光，然后旋转上偏光旋钮，直到视域最暗，此时上、下偏光正交。,指只使用一个偏光镜（通常为下偏光）进行观测、测定晶体的光学性质。,三、 单偏光镜下晶体光学性质,主要观察,1）晶体表面特征，如形状、解理。,2）晶体对光波吸收的有关性质，如颜色、多色性、吸收性等。,3）与晶体折射率有关的性质，。如突起、糙面、贝克线、色散等。,1、形态,注意：在单偏光镜下观察晶体形态时，应结合晶体不同方向的切面而定。,2 、解理,（1） 解理的等级： 极完全解理：如云母； 完全
11、解理：如辉石； 不完全解理：如橄榄石。,（2）解理与裂纹的区别：解理平直，裂纹弯曲；解理宽度基本一致，裂 纹宽窄不一。,（3 ） 解理夹角的测定 要选择同时垂直两组解理的切面。判断：两组解理最细最清楚；把解理缝平行目镜十字丝纵丝时，升降载 物台，解理缝不左右移动（两组解理都要检验）。 测定方法(见右图),A、选切面。 B、旋转载物台使一组解理平行 目镜十字丝，读数a。 C、旋转载物台，使另一组解理平行同一十字丝，读数b。 D、解理夹角b-a。,3 、矿物的颜色、多色性和吸收性,（1） 矿物的颜色：,矿物在薄片中呈现的颜色与手标本上的颜色不同。透射光与反射光。 在单偏光镜下，矿物薄片呈现的颜色是
12、矿片对白光中各单色光波选择吸收的 结果。选择吸收为 矿片对白光中各单 色光波的不等量吸 收。,（2） 矿物的多色性：,在单偏光镜下转动载物台，晶体颜色发生变化的性质。 是由于晶体在不同 方向上对不同波长 光波选择吸收的结 果。,电气石：深篮浅紫 普通角闪石：深绿浅黄绿,（3） 矿物的吸收性：,在单偏光镜下转动载物台，矿物颜色深浅发生变化的性质。 其成因与多色性相似。也是由于晶体在不同方向上对光波选择吸收的结果。,例如： 普通角闪石：深绿浅绿； 黑云母：深褐色浅褐色,问题：均质体矿物能否有颜色、多色性和吸收性？,3 、矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起,（1） 矿物的轮廓和贝克线：,红柱石,轮廓：两
13、种折光率不同的矿物接触处黑暗的边缘。 贝克线：轮廓附近的一条亮线，升降镜筒发生移动。 产生原因：相邻矿物的折射率差造成，差值越大越明显。 贝克线判断折光率大小：提升镜筒（下降物台），贝克线向N大的一侧移动。, 贝克线的成因及贝克线移动规律,（2） 矿物的糙面：,糙面：在单偏光镜下，某些矿物比较光滑，某些矿物比较粗糙，呈麻点状的现象。 产生原因：薄片中矿物表面凸凹不平，当树脂与矿物折射率不同，物表面的光散射不一致，给人粗糙的感觉。 矿物与树脂（N1.54）差值越大越明显。,（3） 矿物的突起：,突起：在单偏光镜下，同一切片的不同矿物好像高低不同的现象。 产生原因：是由于矿物折射率与加拿大树胶折射
14、率不同，光波通过两者之间界面而发生折射、全发射作用的结果。 矿物突起的影响因素：矿物突起的高低与矿物折射率值与加拿大树胶折射率值（1.54）的差值大小，差值愈大，突起愈高。, 矿物突起等级的划分,正突起与负突起正突起：矿物折射率值大于加拿大树胶折射率值；负突起：矿物折射率值大于加拿大树胶折射率值。正负突起判断：提升镜筒，贝克线由加拿大树胶向矿物移动为正突起；反之，则为负突起 。,思考题,什么叫晶体的吸收性和多色性？为何只有非均质体才具有多色性? 什么是贝克线？它是如何产生的？其移动规律如何?有什么作用？ 什么是晶体的糙面、突起、？决定晶体突起等级的因素是什么？,四、 正交偏光镜下晶体光学性质,
15、1、正交偏光镜的装置及光学特点是在单偏光镜的基础上， 加上上偏光镜，并使上、 下偏光的振动方向相互 垂直。这样，在不放任何 矿片的情况下，视域应该 是黑的。如果不黑，表明 上、下偏光的振动方向 没有相互垂直，需要调整。,2、 消光现象 消光：矿物在正交偏光镜间呈现黑暗的现象。,消光,全消光：转动物台360,矿片一直消光的现象。成因：为均质体及垂直光轴切片，他们不改变下偏光光波的振动方向，光波不能透过上偏光镜。,四次消光：转动物台360,矿片呈四次明、暗的现象。成因：非均质除垂直光轴以外的切片，光率体为椭圆，转动物台360,光率体椭圆长、短半径与上、下偏光振动方向AA、PP有四次平行的机会，出现
16、四次消光。,非均质除垂直光轴以外的切片，在消光位以外的任何位置,其光率体椭圆长、短半径与上、下偏光振动方向（AA、PP）斜交。这样，下偏光进入矿片后，就会发生双折射，分解形成振动方向相互垂直的两种偏光。由于这两种偏光的振动方向与上偏光的振动方向斜交，当它们进入上偏光镜时，就会再度发生双折射而分解形成四种偏光，但只有平行上偏光镜的两种偏光可以透过上偏光镜，并且具备了发生干涉作用的条件，必将发生干涉作用。,3、 干涉现象,如果光源为单色光波，则当光程差为光波半波长的奇数倍时，干涉结果是二者相互抵消而变黑暗；而当光程差为光波半波长的偶数倍时，干涉结果是二者相互叠加，其亮度增加一倍(见下图),（1）、干涉色如果光源为单色光，在正交偏光镜45度位时插入石英楔，随着石英楔的慢慢推入，视域内依次出现明暗相间的干涉条带。亮带代表增强，暗带代表减弱。,4、 干涉色及干涉色色谱表,实验表明：光程差R （N1-N2),矿片厚度,如果光源为白光时，在正交偏光镜间，在45度位时插入石英楔，随着石英楔的慢慢推入，视域内出现的不是明暗相间的干涉条带，而是不同的颜色。,
