晶体光学3
第一章晶体光学基础
§5 光率体
一、均质体的光率体
光在均质体中传播时，无论振动方向如何，折 光率值相等。 图形特点：均质体光率体是以折光率值为半径的圆 球体（包括：等轴晶系矿物和玻璃质）。 均质体的光 率体的切面
Bxa“//”Ng，Ng=Bxa，Bxo一定“//”Np，即 Bxo= Np。相应的矿物叫二轴晶正光性矿物。
2.二轴晶负光性光率体（-）： 当Ng-Nm＜Nm-Np时，为负光性光率体。
Bxa=Np，Bxo=Ng。 相 应 的 矿 物 叫 二 轴 晶 负 光 性 矿物。
二 轴 晶 光 率 体
三、二轴晶光率体
微观结构不同，折光率值是透明鉴定矿物最可 靠的常数之一。
三、全反射及其临界角
1.全反射临界角 当光从光密介质射入光疏介
质，折射光线沿界面传播时相应 的入射角叫全反射临界角。
2、产生全反射的必要条件 ①从光疏介质射入光密介质。 ②入射角≥全反射临界角。
3、阿贝折光仪的制成原理 如果玻璃块上方介质为n，反射
1 nm=10 Å =10-3μ（微米） =10-6mm（毫米）
§2 自然光和偏光
根据光波的振动特点，把光可分为自然 光和偏光。 自然光：是指直接由光源发出的光，自然 光的光波振动方向在垂直于光波传播方向 的平面内，作任何方向的等振幅的振动。 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或 选择性吸收等作用后，可以转变为只在一 个固定方向上振动的光波，称为偏振光或 偏光。
Vi/ Vγ= Sinⅰ/ Sinγ=N ……..…..③
当两种介质一定时，N值永远是一个常数， 我们把N称为折射介质对入射介质的相对折射 率，当入射介质是真空时，称N为绝对折射率 ，简称折射率或折光率。我们把③式为折射定 律。
光学晶体的制备和性能研究
光学晶体的制备和性能研究光学晶体是用于制备光电器件的重要材料，它们具有优异的光学和电学性能，被广泛应用于激光技术、通信技术、光学成像等领域。
如何制备高质量的光学晶体，并研究其性能，一直是科学家们关注的热点问题。
一、光学晶体的制备1.生长方法光学晶体的制备技术包括有机溶液生长法、水热合成法、熔盐法、熔融法、物理气相沉积法等。
其中，最常用的是物理气相沉积法，该方法可通过控制沉积条件，实现对晶体生长的精确控制。
2.晶体外观光学晶体的外观取决于其生长条件。
一般来说，光学晶体具有良好的晶形，表面平整，边缘光滑、透亮，是制备高质量光学器件的重要保证。
3.晶体杂质光学晶体在生长过程中，难免受到杂质的影响，杂质的存在会对光学晶体的性能产生很大的影响。
因此，制备高质量的光学晶体必须保证原材料的纯度，并采用合适的清洁措施进行处理。
二、光学晶体的性能研究1.晶体光学特性光学晶体的光学特性是研究光学晶体的重要方面之一。
光学特性包括折射率、光学吸收、发光和荧光等等。
这些特性与光学晶体的晶体结构和元素成分密切相关，可以通过透射光谱、反射光谱、透射电镜等方法进行表征。
2.晶体热学特性光学晶体的热学特性是指晶体在温度变化时的响应特性。
热学特性是光学晶体在激光加工、电子元件和应用等方面具有很高的重要性。
一般来说，晶体的热学性能难以直接测量，需要通过热膨胀、热导率、热容等方法进行研究。
3.晶体机械特性光学晶体的机械特性是指晶体在受力作用下的响应行为。
机械特性是光学晶体应用于力学领域的基础，也是光学晶体在激光加工、电子元件等领域的重要保证。
机械特性可以通过弹性常数、硬度、断裂韧性等参数进行研究。
三、结论光学晶体是制备光电器件的重要基础材料，其制备质量和性能研究是光学领域的前沿热点。
通过合适的生长方法、研究光学特性、热学特性以及机械特性等，可以为提高光学晶体的质量和性能提供有力支撑。
在未来的研究领域，我们需要继续探索新的晶体生长方法和表征方法，以进一步提高光学晶体的应用性能。
晶体光学
自然光：一切从实际光源直接发出的光波一般都是自然光。
偏振光：在垂直光波传播方向的某一固定方向上的振动光波。
光性均质体：光学性质各个方向相同的物体。
光性非均质体：射入晶体中的光波其光学性质随方向不同而发生改变的晶体。
光轴：非均质体中不发生双折射的特殊方向。
用“OA”表示常光；发生双折射时其中一种偏光的振动方向与Z轴垂直，其传播速度和相应折射率值不发生改变。
非常光；发生双折射时其中一种偏光的振动方向与Z轴平行，其传播速度和相应折射率值虽振动方向不同而发生改变。
双折射率；非均质体中发生双折射分解的两束偏光的折射率之差。
光率体；光波在晶体中传播时其振动方向与相应折射率的值之间的关系的光学立体图。
一轴晶；只有一个不发生双折射的特殊方向的晶体。
二轴晶；有两个不发生双折射的特殊方向的晶体。
光性方位；光率体主轴与晶体的结晶轴之间的关系。
光学主轴；二轴晶光率体中，三个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的三个主要光学方向。
主轴面；包含两个主轴的面。
光轴面；含有两个光轴的面，用“AP”.延性符号；非均质体矿片的光率体椭圆切面的长半径与晶体延长方向之间的关系。
多色性；在单偏光镜下由于光波在晶体中的振动方向的不同使矿片的色调发生改变的现象。
吸收性；在单偏光镜下由于光波在晶体中的振动方向的不同使矿片颜色深浅发生改变的现象。
边缘；镜下见的矿物的轮廓线。
贝壳线；在单偏光镜下矿物边缘出线的一细小的亮线。
突起；在单偏光镜下不同矿物的高低不同的现象。
闪突起；在单偏光镜下同一矿物随载物台旋转，突起高低不同的现象。
消光现象；矿片在正交偏光镜下变黑暗的现象。
消光类型；非均质体矿片的解理缝，双晶缝或晶面迹线与消光位之间的关系。
消色；在正交偏光镜间两块矿片处于四十五度时产生的光程差相等且异名半径平行是总光程差为零。
消光角；光光率体椭圆半径与解理缝，双晶缝或晶面迹线之间的夹角。
干涉图；在锥光镜下，各各个不同方向的入射偏光通过矿片后达到上偏光镜所产生的消光与干涉效应的总和所构成的特殊图像。
晶体光学期末复习资料
一、名词解释：1、光率体:光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应的折射率值之间关系的几何图形。
既用以说明光波振动方向与相应方向上的折色率之间关系的光性指示体。
2、多色性：由于光波在晶体的振动方向不同而使矿片颜色发生改变的现象。
3、消光类型：矿片在正交偏光镜下呈现黑暗的现象称为消光，而根据根据矿物消光时，矿物的解理缝、双晶缝及晶面迹线与目镜十三种消光类型：平行消光、斜消光、对称消光.4、光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴的关系。
5、消光位：矿片处于消光时的位置。
6、色散效应：不同的单色光在同一介质中表现出来的性质差异。
7、一轴晶：只有一个特殊方向（一个光轴），当光平行该方向入射是不发生双折射的晶体,不改变入射光波的振动方向。
（有三方、四方、六方晶体）8、贝克线：在岩石薄片中，两个折射率不同的矿物接触，在边缘的邻近的一条比较明亮的细线。
9、二轴晶：具有两根光轴的非均质体。
包括三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系的晶体。
10、干涉图：在正交偏光下使用干涉球观察非均质体宝石时所呈现的由干涉条带及黑臂组成的图案，它是由于透过晶体的锥形偏振光所产生的消光与干涉效应的总和11、均质体：高级晶轴（等轴晶系）矿物及非非晶质物质的光学性质各个方向相同。
12、干涉色：由白光通过正交偏光镜下的非均质体矿片后，经干涉作用形成的不同程度加强的单色光波混合起来，构成与该光程差相应的混合颜色。
13、非均质体：中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异，称为非均质体。
14、全消光：转动360度，矿片始终保持黑暗的现象。
二、简答题1、一轴晶//OA的切面有多少个，该切面有何特点和用途？一轴晶//OA的切面有一个特点：该切面为一椭圆切面，其长短半径分别为No和Ne(正光性：长半径为Ne，短半径为No;负光性：长半径为No,短半径为Ne)。
光波垂直这种切面入射，会分解形成两种偏光，平行两个半径。
其双折率为长短半径之差，即（Ne－No）,为最大双折率。
3单偏光下晶体光学性质
透过单偏光镜后光的特征
自然光—透过下偏光镜PP— 之后，变成振动方向平行下 偏光镜振动方向PP的偏光
透过单偏光镜后光的特征
若在载物台上放置均质体或非均 质体垂直光轴的矿片时，这类矿 片的光率体切面为圆切面，由下 偏光镜透出的振动方向平行PP 的偏光，进入矿片后，沿任一圆 半径方向振动通过矿片，不改变 原来的振动方向 即： PP入射——透过薄片，N为折射 率，不改变原来的振动方向
透过单偏光镜后光的特征
若载物台上放置非均质体除垂直光轴 以外的其它方向切面时，
其光率体切面为椭圆切面。
当矿片上的光率体椭圆切面长短半径 之一与PP方向平行时，由下偏光镜 透出的振动方向平行PP的偏光，进 入矿片后，沿该半径方向振动通过 矿片，不改变原来的振动方向，此 时矿片的折射率值等于该半径的长 短。
晶体光学(3)
——单偏光镜下的晶体光学性质
plag
olivine
闪 长 岩
手 标 本
单偏光镜下特征
正交偏光镜下特征
单偏光镜的装置与特点
1. 装置——只用显微镜的下偏光镜， 它能形成一束偏光（偏振光） 2. 用途 矿物的外表特征——形态、解理； 矿物对光波吸收强弱的性质，如颜色、 多色性等； 矿物折射率相对大小有关的光学性质， 如:突起、糙面、边缘、贝克线等。
P
A
B
C
若Ne//PP,则 Ne＝浅紫色(A); 若No//PP,则 No＝深蓝色(B); 若Ne, No与PP斜交, 则Ne No混合 =浅紫色与深蓝色的过渡(C)
二轴晶矿物的多色性、吸收性
(1)
有3个主要颜色,分别于光率体3个主轴相当,
Ng, Nm, Np
(2) (3) (4)
//光轴面切面,显示Ng, Np, 多色性最明显,
光学基础知识
光学加工基础知识§1 光学玻璃基本知识一. 基本分类和概念光学材料分类：光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类。
玻璃的定义：不论化学成分和固化温度范围如何，一切由熔体过冷却所得的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称为玻璃。
光学玻璃分为冕牌K 和火石F 两大类，火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd 和较小的色散系数vd 。
二. 光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热,形成均匀的，高品质的，并符合成型要求的玻璃液的过程,称玻璃的熔制。
玻璃的熔制，是玻璃生产中很重要的环节.，玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的, 玻璃的产量、质量、生产成本、动力消耗、熔炉寿命等都与玻璃的熔制有密切关系。
混合料加热过程发生的变化有:物理过程配合料的加热，吸附水的蒸发，单组分的熔融，个别组分挥发.某些组分的多晶转变。
化学过程---- 固相反应，盐的分解，水化物分解，结晶水的排除，组分间的作用反应及硅酸盐的形成。
物理化学过程------ 低共熔物的组分和生成物间相互溶解,玻璃与炉气介质，耐火材料相互作用等。
上述这些现象的发生过程与温度和配合料的组成性质有关. 对于玻璃熔制的过程,由于在高温下的反应很复杂,尚待充分了解,但大致可分为以下几个阶段。
1. 加料过程硅酸盐的形成2. 熔化过程玻璃形成3. 澄清过程-----消除气泡4. 均化过程------消除条纹5. 降温过程——调节粘度6. 出料成型过程总之,玻璃熔制的每个阶段各有其特点，同时，它们又是彼此互相密切联系和相互影响的•在实际熔制中，常常是同时或交错进行的，这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
三. 玻璃材料性能1 .折射率nd、色散系数vd根据折射率和色散系数与标准数值的允许差值，光学玻璃可以分为五类2. 光学均匀性光学均匀性指同一块玻璃中折射率的渐变。
玻璃直径或边长不大于150mm，用鉴别率比值法玻璃分类如表1-2。
1类或2类还应测星点。
晶体光学复习题答案
晶体光学复习题答案一、单选题1. 晶体光学中，下列哪种晶体的光轴只有一个？A. 单轴晶体B. 双轴晶体C. 立方晶体D. 异轴晶体答案：A2. 光在单轴晶体中的传播速度，下列哪个描述是正确的？A. 沿光轴传播速度最快B. 垂直于光轴传播速度最快C. 沿光轴传播速度最慢D. 垂直于光轴传播速度最慢答案：A3. 在双轴晶体中，光的传播速度与光轴的关系是？A. 沿三个主轴传播速度相同B. 沿三个主轴传播速度不同C. 沿两个主轴传播速度相同D. 沿两个主轴传播速度不同答案：B4. 晶体光学中，光的双折射现象是由于？A. 晶体内部结构的对称性B. 晶体内部结构的非对称性C. 晶体外部环境的影响D. 晶体的光学性质答案：B5. 晶体光学中，下列哪种晶体的光轴有两个？A. 单轴晶体B. 双轴晶体C. 立方晶体D. 异轴晶体答案：B二、多选题1. 晶体光学中，晶体的光学性质包括哪些？A. 折射率B. 双折射C. 光轴D. 色散答案：A, B, C, D2. 晶体光学中，下列哪些因素会影响晶体的光学性质？A. 晶体的化学成分B. 晶体的晶体结构C. 晶体的外部环境D. 晶体的温度答案：A, B, C, D三、判断题1. 晶体光学中的光轴是晶体内部的一个虚拟轴，它与晶体的物理性质无关。
答案：错误2. 双轴晶体的三个主轴中，有两个主轴的折射率是相同的。
答案：正确3. 晶体光学中的色散现象是指光在晶体中的传播速度随波长的变化而变化。
答案：正确4. 晶体光学中的双折射现象只发生在非均质性晶体中。
答案：错误四、简答题1. 简述晶体光学中光的双折射现象及其产生的原因。
答案：晶体光学中的光的双折射现象是指当光入射到非均质性晶体时，会分解成两个偏振方向不同的光束，这两个光束在晶体中的传播速度不同，从而产生不同的折射率。
这种现象产生的原因是晶体内部结构的非对称性，导致光在晶体中的传播受到不同方向上的折射率的影响。
2. 描述晶体光学中光轴的定义及其在晶体光学研究中的作用。
(物理光学)第十五章 光的偏振和晶体光学基础-3
n e d 1 直且顶角均为30度的直角方解石 棱镜胶合成渥拉斯顿棱镜，当一束自然光垂直入射 时，求从棱镜出射的o光和e光的夹角。
f
n o 1 . 65836 , n e 1 . 48641
f
线偏振光通过半波片后光矢量的转动
快（慢）轴
入射时 Entrance
出射时 (Exit)
线偏振光通过半波片后光矢量的转动
3、全波片(Full-wave plate)
n o n e d m , 对应的 2 m
称该晶片为全波片。 性质：
1）不改变入射光的偏振状态；
A
A
A
A
a)
光轴垂直于入射面
b ) 光轴平行于入射面
（二）偏振分束棱镜
1. 渥拉斯顿棱镜（Wollaston prism）：
利用两个正交的光轴分解光。材料：冰洲石。
no ne
f
制作 原理 思考
f arcsin
f
n 0
n e tg
2.洛匈棱镜（Rochon prism）
原理
光轴
90
。
。 Canada balsam
68 71
。
77
。 尼科耳棱镜（W.Nicol）
2. 格兰－汤姆逊（Glan-Thompson）棱镜
光垂直于棱镜端面入射时
A
A
A＝ 光 轴
当入射光束不是平行光或平行光非正入射时
i
A
i' A＝ 光 轴
A
孔径角的限制
3. 格兰－付科棱镜（Glan-foucault prism）
2）只能增大光程差。
第3章 晶体在外场作用下的光学性质 1
+
ε3
2 x3
=1
式中x1、x2 、x3为晶体的介电主轴坐标系，n1、n2、 n3为晶体的三个主折射率值，ε1、ε2、ε3为晶体介电张 量的三个主值。
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3.2 电光效应
电光效应引起晶体折射率的改变可以用折射率 椭球面的变化来表示。这一变化可以视为椭球 面方程中各系数产生的微小的增量。通常把有 外电场存在时的折射率椭球方程改写为 式中
9
3.1 晶体光学简介
光线在中级晶族的晶体中传播时，会发生双折 射现象。然而，存在一个特殊的传播方向；在 这个方向，偏振方向互相垂直的任意两个线偏 振光的折射率和位相速度都相同，这个特殊方 向称为晶体的光轴。可见，沿着光轴方向传播 的光不发生双折射。中级晶族对应的晶体都只 有一个光轴，因此称为单轴晶体。如：冰洲石、 石英、红宝石、冰等。
7
3.1 晶体光学简介
4、三大晶族及特性 1）高级晶族 立方晶系属于高级晶系，具有最高的对称性。 立方晶系在光学上表现为各向同性，即 ε1=ε2=ε3=n2。
8
3.1 晶体光学简介
2）中级晶族 三方晶系、四方晶系和六方晶系都属于中级晶族，它 们的高次旋转轴就是光轴。中级晶族的介电张量具有 旋转对称性(ε1=ε2 ε3≠ )，在光频条件下，ε1=ε2＝ ， 2 2 ε2＝no 。no称为寻常折射率；ne称为异常折射率。当 ne 光线具有不同的偏振方向时，寻常折射率不变。值得 注意的是，不同偏振方向的电磁波对应的异常折射率 并不等于ne，而是随偏振方向与光轴间夹角的变化而 变化。
27cossinsincoscossinsincoscossinsincoscossinsincossincoscossincossinsincoscossincossin公式31可见kdp晶体沿z轴加电场时由单轴晶体变成了双轴晶体折射率椭球的主轴绕z轴旋转了45角此转角与外加电场的大小无关其折射率变化与电场成正比这是利用电光效应实现光调制调q锁模等技术的物理基础
晶体光学复习思考题参考答案
晶体光学课后复习思考题参考答案（若有部分错误，请谅解~）第一章1.研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？为什么？参考答案：根据实验的需要；不同的晶体光学性质需要用不同的光来鉴定。
2.矿物折射率的大小与哪些因素有关？参考答案：矿物自身构造3.①光波在均质体和非均质体中的传播特点有何不同？②为什么？参考答案：①光波射入均质体中，发生单折射现象，基本不改变入射光波振动特点和振动方向。
P5；光波沿光轴方向射入非均质体中时，不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。
光波沿非光轴方向射入非均质体中时，入射光波会发生双折射而分解形成两种偏光。
P5；②由于均质体的光学性质各个方向相同，而非均质体的光学性质随方向的不同而不同。
4.①光波在非均质体中传播时，其传播速度及相应折射率大小是取决于光波的传播方向还是取决于光波的振动方向？②为什么？参考答案：①取决于光波的振动方向P6；②根据电磁波理论，组成物质的原子或离子受电磁波扰动将极化成偶极子，可见光波在吴志忠的传播主要就是通过偶极子的感应振动来进行的。
在晶体中使振动偶极子回复到平衡位置的回复力强度控制光波的传播速度。
因此，光波在非均质体中的传播速度取决于光波的振动方向。
P65.绘出一轴晶负光性光率体的三种主要切面，并注明每一个切面的半径名称。
垂直光轴切面斜交光轴切面平行光轴切面P9 6.解释下列名词：光率体、一轴晶、二轴晶、光轴、常光、非常光、光学主轴、主轴面、光轴面、光轴角、Bxo、Bxa、双折射率。
光率体：表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率之间关系的光学立体图形。
P6一轴晶：只有一个光轴的非均质体称一轴晶。
P5二轴晶：有两个光轴的非均质体成为二轴晶。
P5光轴：在非均质体中，不发生双折射的特殊方向成为光轴（Z轴、OA）P5常光：当光波射入一轴晶时，发生双折射形成两种偏光，其中振动方向垂直Z晶轴，其传播速度及其相应折射率值不变的偏光称为常光，以符号”o”表示。
晶体光学课后习题答案
第一章1、为什么一轴晶光率体所有椭圆切面上都有No？二轴晶光率体任意切面上是否都有Nm？在哪些切面上才有Nm？（P15）答：一轴晶光率体是以Ne轴为旋转轴的旋转椭球体，所有斜交光轴的切面都与圆切面相交，因此，所有斜交光轴的椭圆切面的长、短半径中必有一个是主轴No。
否。
（1）垂直光轴OA切面（2）垂直锐角等分线Bxa切面（3）垂直钝角等分线Bxo切面（4）垂直光轴面NgNp的斜交切面2、怎样定义一轴晶光率体的光性符号？(P14)怎样定义二轴晶光率体的光性符号？(P20)答：一轴晶光率体只要比较出Ne′、No的相对大小即可确定出矿物的光性符号。
因为一轴正晶Ne＞Ne′＞No，一轴负晶Ne＜Ne′＜No，即只要确定出No＜Ne′，则矿物光性符号1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。
（×）2、2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。
（√）3、3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。
（√）4、4、两非均质体矿片在正交镜间的45°位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。
（√）5、5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。
（√）6、6、二轴晶光率体，当Np＞Nm＞Ng时，为负光性。
（×）7、7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。
（√）8、8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。
（√）9、9、某矿物的最高干涉色为Ⅱ级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现Ⅰ级紫红。
（√）10、10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。
（×）为正，No＞Ne′则矿物光性符号为负。
二轴晶光率体必须确定Bxa方向是Ng轴还是Np轴：若Bxa=Ng（Bxo=Np），则光性符号为正；若Bxa=Np（Bxo=Ng），则光性符号为负。
晶体光学基础
星期四
第一章 晶体光学基础 第三章 单偏光镜下的晶体光学性质 实验三 突起与闪突起观察 国庆放假 第四章 正交偏光镜下的晶体光学性质 实验五 消光类型、消光角及延性符号 的测定 第五章 锥光镜下的晶体光学性质 实验七 角闪石的系统鉴定 实验九 石英、云母、方解石的鉴定 实验十一：碱性长石的鉴定
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2. 折射定律：
折射光线在入射光线和法线所决定的平面内， 并与入射光线分居于法线两侧，两介质一定时，入 射角i的正弦与折射角r的正弦之比，对于给定的两 种介质来说为一常数，即Sini/Sinr = N。
N称为第二介质对第一介质的相对折射率；
法线
i r
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真空或空气
2. 过光率体中心的任意切面 均为圆切面，其半径代表矿物 的折射率值（N）。
如石榴子石、尖晶石。
2015-4-1的矿物均属一轴晶。如石英、 方解石等矿物的光率体。
中 级 晶 族 矿 物 的 晶 体 ： 轴 角 ɑ=β=γ=90°( 或 ɑ=β=90° 、 γ=120°) 、 轴长a=b≠c； 在光学性质上，水平方向相同，水平 方向与直立方向不同。
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冰洲石的双折射现象
o e
冰洲石
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（3）光波沿非均质 体的特殊方向射入时，
不发生双折射，基本不
改变入射光波的振动特 点和振动方向。在非均 质体中，这个不发生双 折射的特殊方向称为光 轴，用符号OA（Optic axis）表示。
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中级晶族晶体 只有一个光轴方向， 称为一轴晶；
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四、自然光与偏光
4.3-4.4晶体光学性质的图形表示
（2）、由先到界面的A点作另一边缘入射线的垂线AB，它便是入射线的波面。 求出B到B’的时间 （3）、以A为中心，νt为半径 （ ν为光在折射介质中的波速） 在折射介质中作半圆（实际上是半球面）,这就是另一边缘入射线到达B’点时由A点发出的次波面。 （4）、通过B’点作上述半圆的切线（实际上是切面）这就是折射线的波面（包络面）
根据定义，这平面也是两折射线的主平面，这样我们可以判知，两折射光的偏振方向：o光的振动垂直纸面，e光的振动在纸平面内。 e光波法线方向与e 光线方向不一致。 对于普遍的一般情况， 光轴既不与入射面平行 也不与它垂直，这时e光 次波面与包络面的切点Ae’和e光本身都不在入射面内，就不能用一张平面图来表示了。
折射率椭球
x
y
z
nz
ny
nx
D
o
因此，折射率椭球的矢径r可以表示为： 是D矢量方向的单位矢量。 第二、从折射率椭球的原点O出发， 作平行于给定波法线方向k0的直线OP， 如图所示，再过原点O作一平面与OP垂直，该平面与椭球的截线为一椭圆。 椭圆的长轴方向和短轴方向就是对应于波法线方向的两个允许存在的光波的矢量方向，
680
710
光轴
S1
770
130
自然光
由于要使其中一支光发生全反射，利用了方解石和加拿大树胶。 加拿大树胶是一种各向同性透明的物质。它对钠黄光的折射率为1.550。介于方解石对寻常光的折射率1.6548和对非常光的主折射率1.5159之间。 所以就e光来说，树胶相对于方解石是光密介质；而对o光来说，树胶相对于方解石却是光疏介质。于是在特定的条件下，o光就可能发生全反射，射向棱镜壁，被棱镜壁吸收。
尼科耳棱镜的孔径角约为±140 尼科耳棱镜不适用于高度会聚或发散的光束，价格昂贵，入射光束与出射光束不在一条直线上。对激光：是一种优良的偏振器。 2.格兰棱镜 是为改进尼科耳棱镜入射光束与出射光束不在一条直线上，带来使用不便的问题而设计的。 特点： 端面与底面垂直
晶体光学实验报告
晶体光学实验报告一、实验目的1.掌握晶体光学的基本理论知识；2.了解晶体光学实验中常用的仪器设备；3.学习使用晶体光学实验装置进行实验和测量。
二、实验原理光学晶体是具有非均匀介质结构的物质，其晶格中的原子或离子排列存在一定的周期性。
由于这种周期性排列的存在，光通过晶体时会发生衍射、偏振和双折射等现象，从而引起光的有色或无色变化。
晶体光学实验是通过研究光的传播和和偏振的相关现象，来研究晶体的结构和性质的一种方法。
本实验主要利用晶体偏振片和波片来观察和测量晶体光学现象。
偏振片是指用于改变光的偏振状态的装置，常用的偏振片有偏光镜、偏振片和相位板等。
波片是指具有调整光的相位差的能力的装置，主要用来调整光的干涉状态。
三、实验仪器和材料1.光源：白炽灯或激光器；2.光源聚焦系统；3.偏振镜、偏光片、偏振片；4.样品：晶体样品；5.精密旋转台；6.放大显微镜；7.光电探测器；8.光学台。
四、实验步骤1.打开光源，将光线通过聚焦系统聚焦到样品上；2.在光路上依次放置偏振镜、偏光片和偏振片，调整偏光片和偏振片的位置，观察光的强度变化；3.将样品放置在精密旋转台上，用放大显微镜观察样品的特征；4.调整旋转台的角度，观察样品的透射光的强度变化，并记录；5.用光电探测器测量不同旋转角度下的光强度，并绘制光强度与旋转角度的关系曲线。
五、实验结果与分析通过实验观察和测量，得出如下结论：1.当光通过偏振镜后，光线的偏振状态发生改变，只有与偏振镜的偏振方向平行的光线能够透过；2.在偏振片和偏振片的相对位置调整时，可以改变通过的光的偏振状态，实现对光的调节和控制；3.在精密旋转台上调整晶体样品的角度时，观察到光的强度发生周期性变化，说明样品具有双折射现象；4.通过绘制光强度与旋转角度的关系曲线，可以得到样品的光学性质参数，如双折射率。
六、实验总结通过本次实验，我深入了解了晶体光学的基本理论知识，并掌握了常见的实验仪器和操作方法。
liio3晶体使用注意事项
liio3晶体使用注意事项
liio3晶体是一种重要的非线性光学晶体，常用于光学调制器、频率加倍器等光学器件中。
在使用liio3晶体时，需要注意以下几
个方面：
1. 温度控制，liio3晶体对温度非常敏感，因此在使用过程中
需要严格控制温度。
通常情况下，需要将晶体放置在恒温器中，以
确保温度稳定性，避免温度波动对晶体性能造成影响。
2. 光束控制，在使用liio3晶体进行光学调制或频率加倍时，
需要注意控制光束的入射角度和光束的聚焦情况。
合理的光束控制
可以提高晶体的工作效率和性能稳定性。
3. 清洁保养，liio3晶体的表面需要保持清洁，避免灰尘或污
垢影响光学性能。
在清洁时，应使用专门的光学清洁剂和软布进行
轻柔擦拭，避免划伤晶体表面。
4. 防震防摔，liio3晶体属于脆性材料，容易受到外部震动或
冲击而损坏。
在搬运和使用过程中，需要轻拿轻放，避免碰撞或摔落。
5. 电极连接，对于需要施加电场的liio3晶体，需要注意电极连接的稳固性和电极与晶体表面的接触质量，以确保电场施加的稳定性和均匀性。
总的来说，使用liio3晶体需要注意温度控制、光束控制、清洁保养、防震防摔以及电极连接等方面的注意事项，只有严格遵守这些注意事项，才能保证liio3晶体的稳定性和性能表现。
晶体光学实验指导书
晶体光学实验指导书赖健清编（地质工程专业A方向适用）中南大学地球科学与信息物理学院目录实验一偏光显微镜的调节和校正；解理的观察 (1)一.目的要求 (1)二.实验内容 (1)实验二突起等级和多色性的观察 (3)一.目的要求 (3)二.实验内容 (3)实验一、二报告内容： (3)实验三干涉色级序特征的观察，矿片上光率体椭圆半径方向及名称的测定 (4)一．目的要求 (4)二．实验内容 (4)实验四干涉色级序及双折率的测定和双晶的观察 (5)一．目的要求 (5)二．实验内容 (5)实验三、四实验报告内容 (5)实验五一轴晶干涉图、二轴晶干涉图 (6)一．目的要求 (6)二．锥光镜下观察的操作程序 (6)三．实验内容 (6)实验六斜长石的牌码测定 (6)一、目的要求 (6)二、实验内容 (6)实验五报告内容 (9)实验六斜长石牌号的测定 (9)实验七主要造岩矿物的光性鉴定(一) (10)一．目的要求 (10)二．实验内容 (10)实验八主要造岩矿物的光性鉴定(二) (10)一、目的要求 (10)二、实验内容 (10)实验七、八主要造岩矿物的光性鉴定 (10)附：常见透明矿物光学性质（一） (12)常见透明矿物光学性质（二） (13)实验一偏光显微镜的调节和校正；解理的观察一.目的要求1．了解偏光显微镜的主要构造，装置，使用和保养方法。
2．学会偏光显微镜的一般调节和校正。
3．认识解理等级，测定解理夹角。
二.实验内容1．打开光源为了延长光源灯泡寿命，打开光源及关闭光源之前，务必确认光源强度调至．．．．．．最小．．．．．．．．．．．。
临时离开不必关闭光源开关，只需将光源．．。
永远不要把光源强度开至最大强度调至最小。
2．偏光显微镜的调节与校正1）调节照明2）调节焦距必须记住：通过下降物台来对焦．．．．．．．．．。
3）校正中心4）下偏光镜振动方向的确定和校正在单偏光镜下，找一具极完全解理的黑云母（12号薄片），置于视域中心。
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1）矿物的颜色
透过矿物而未被吸收的部分色光所呈现出来的颜色
Chl
Bio
注意：
它不同于手标本上观察的矿物的颜色 颜色的深浅与各色光波的吸收强度有关，决定于矿物 的性质和 薄片的厚度 矿物中是否含色素离子或OH-也有关
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2） 多色性与吸收性 由于光波在晶体中的振动方向不同， 而使矿片颜色发生改变的现象称为多色 性，颜色深浅发生改变的现象，称为吸 收性。
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二轴晶： 具Ng、Nm、Np三个主要颜色
以角闪石为例： 1)∥OP切面
∥OP切面 ⊥OA切面
具Ng、Np两个主要颜色， p 颜色变化最大 2)⊥OA切面 只有Nm 的颜色，颜色 无变化 3)⊥Bxa切面,可得Nm、 p Np或Ng、Nm的颜色 4) 任意方向的切面：？
注意：镜下观察到的解理程度的影响因素有三个方面 •与矿物本身的解理程度有关 •与矿物的切面方向有关 •与树胶和矿物的折射率差值有关
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解理夹角测量
对于具有多组解理的矿物，解理夹解 大小具重要的鉴定意义。
步骤： （1）选择同时垂直两组解理的切面 （2）转动载物台使其中一组解理平行 于目镜十字纵丝，读物台上的角度A1 （3）转动载物台使其中另一组解理平 行于目镜十字纵丝，读物台上的角度A2 两次读数的差值即为解理夹角 注意： ⑴ 要选择同时垂直两组解理的切面。判 断：①两组解理最细最清楚；②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）。
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突起
岩石薄片中两种不同矿物显示出高低不平的现象称为突起。 突起是由矿物边缘、糙面给我们造成的视觉现象。 突起高低主要取决于矿物与树胶折射率差值的大小
正极高突起 >1.78
正高突起 1.66-1.78
正中突起 1.60-1.66
正低突起 1.54-1.60
负高突起 >1.48
当矿物折射率小于树胶（1.54）时，称负低突起（1.48-1.54）和负 高突起(<1.48)，可用贝克线方法比较折射率相对大小：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 。 中南大学地球科学与信息物理学院
闪突起
单偏光下旋转物台时矿片边缘、糙面及突起高低发生明显改变的现象
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3.3 薄片中矿物的颜色、多色性、吸收性 几个基本概念
选择性吸收：矿物对白光中各 色光波的不等量吸收。
原色光和混合原理：红、兰、 绿称为原色光，其不同比类的 混合可形成可见光中其它各种 色光 。 互补色和互补原理：若两种色 光混合形成白色，则该两色光 为互补色，当白光通过矿片时 补吸收某一色光时，就显示出 另一补色光的颜色。
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一轴晶：具Ne、No两个主要颜色，以电气石为例：
1) ∥OA切面 No ∥ PP 为深兰色 Ne ∥ PP时，为浅兰 （紫）色 Ne 、No与PP斜交，过 渡色 2) ⊥OA切面 只有No 的颜色 3) 斜交OA切面 显示No 、Ne’的颜色 •多色性公式： Ne=浅兰（紫）色， No=深兰色 •吸收性公式：No >Ne
p
p
p
多色性公式： Ng=深绿、Nm=绿、Np=浅黄绿 吸收性公式： Ng>Nm>Np
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注意：
• 不同矿物的吸收性和多色性不同，有的明显，有的不 明显
• 同种矿物因切面方向不同，明显程度也不同
• 切片的厚度对多色性和吸收性有影响 • 在测定多色性和吸收性公式时，要在定向切面上进行
云母
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2）完全解理：解理缝相对较 稀，不完全连贯。如辉石
3）不完全解理：解理缝稀， 断断续续。如长石、橄榄石
注意：镜下观察到的解理程度的影响因素有三个方面 •与矿物本身的解理程度有关 •与矿物的切面方向有关 •与树胶和矿物的折射率差值有关
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附：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
形成条件：
矿物具很大的双折率， 其中有一个折射率接近 树胶。
如白云母：Ng=1.5881.629,Np=1.552-1.570
矿物一个方向为正突起， 另一方向为负突起 如方解石：No=1.658, Ne=1.486 闪突起成因示意
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第三章 单偏光镜下的晶体光学性质
3.1 单偏光镜装置的特点
3.2 矿物的形态及节理
3.3 薄片中矿物的颜色、多色性及吸收性 3.4 矿物的边缘、贝克线、糙面及突起
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第三章 单偏光镜下的晶体光学性质
3.1 单偏光镜装置的特点
矿片
下偏光镜
入射光经下偏光 镜转变为单偏光
入射光振动方向与矿片 某一半径平行，不产生 双折射，此时反映矿片 该方向的光学性质
入射光偏振方向与矿片两 半径斜交，产生双折射， 观察到的是两偏光同时通 过矿片的综合性质
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单偏光显微镜光学行程示意
矿物的外表特征：矿物的形态、解理 矿物对光波吸收有关的性质：颜色、多色性、 吸收性 与矿物折射率大小有关的光学性质：突起、贝 克线、糙面、边缘、突起、色散效应
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矿物的糙面
是矿物表面光滑程度不同的现象
由于矿物薄片表面凹凸不平，当光线进入上覆的树胶中时，会发生折射和 反射，导致光线的分散和聚敛，而使得矿片表而明暗程度不同，给人以糙 的感觉，这就是糙面。
影响糙面的因素：（1）矿物与树胶折射率的差值；（2）薄片的 磨光程度。一般来说, 两者的差值越大，矿片表面的磨光程度越 差，其糙面就越明显。
薄片越厚越 明显 平行光轴或光轴 面的切面最明显， 垂直光轴则没有
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3.4 边缘、贝克线、糙面及突起
当两种不同的介质（如矿物与树胶）接触时，在界面上透射光产生折射、 反射和全反射等现象，引起光的聚敛和分散，在光聚敛处形成一条较明亮 的细线，称为贝克线；分散处则为较黑暗的边缘，称矿物边缘。
贝 克 线 N n
贝 克 线
n
N
如图显示，无论两矿物如何接触，光线总是折向折射率较大的矿物一侧，在视 平面提高时，贝克线会向高折射率的矿物移动。
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边缘和贝克线的成因及贝克线移动规律
贝克线的观察方法：适当缩小光圈和使 用中倍物镜。 贝克线的移动规律：提升镜筒，贝克线 向折射率大的物质移动。下降镜筒，贝 克线向折射率小的物质移动。
N2
N1
思 考： 比 较 N1 与 N2 的与信息物理学院
假贝克线：当两种物质折射率相差很大并且接触面不平整时，出现与 贝克线移动方向相反的一条亮线。这就是假贝克线。
洛多契尼科夫色散效应---贝克线色散
N
n
N
λ
当两矿物折射率相近时，由于折射率色的原因，白光中的兰、绿 色光折向折射率稍高的矿物一侧，而橙、红色光折向折射率稍低 的矿物一侧，贝克线分解为兰、橙色的两个色带
可否恢复矿 物形态？
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对矿物的自形程度的观察可反映矿物形成时的结晶条件
深部岩浆房形成的自形晶堆晶
地表快速冷却形成的骸晶
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2. 解理
解理组数、发育程度及夹角是鉴定矿物的重要特征
解理等级的确定：
据解理缝的宽度、清 析程度、间距和连续 性分三个等级： 1）极完全解理：解 理缝细、长，连续性 好，贯穿整个矿物。 如云母
单偏光镜 下可观测 矿物的光 学性质
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3.2 矿物的形态及解理 1. 矿物的形态
利用光学显微镜观察矿物 的形态是指矿物切面形态。 矿物形态反映矿物结晶习 性与矿物形成条件及其变 化，提供鉴定矿物的信息, 还可以对岩石的成因进行 分析 切面形态包括单晶体形态 和晶体集合体形态。这里 主要指晶体形态。