晶体光学及光性矿物学学习资料
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。
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《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案第一至五章第一章：晶体光学基础1.1 引言介绍晶体光学与光性矿物学的重要性概述教程的目标和内容1.2 晶体的基本概念定义晶体及其特点晶体的分类和空间点阵1.3 晶体的光学性质介绍晶体光学性质的基本原理晶体的折射率、双折射和偏振1.4 晶体的衍射和干涉解释衍射和干涉现象衍射和干涉在晶体光学中的应用第二章：光性矿物学基本概念2.1 引言介绍光性矿物学的研究对象和方法概述光性矿物学的发展历程2.2 矿物的基本概念定义矿物及其特征矿物的分类和命名2.3 矿物的光学性质介绍矿物的光学性质及其测定方法矿物的折射率、双折射和偏振2.4 光性矿物学的研究方法介绍光性矿物学研究的基本方法光学显微镜和X射线衍射等技术第三章：矿物的结晶习性3.1 引言介绍矿物结晶习性的重要性概述本章内容3.2 矿物的晶体结构介绍矿物的晶体结构及其类型晶体的空间点阵和晶胞参数3.3 矿物的结晶习性解释矿物的结晶习性及其影响因素晶体的生长和晶体习性的变化3.4 矿物的形态和分类介绍矿物的形态及其分类方法晶体的形状和晶体习性的关系第四章：矿物的光学性质4.1 引言概述矿物光学性质的重要性介绍本章内容4.2 矿物的折射率和双折射解释矿物的折射率及其测定方法矿物的双折射和偏振现象4.3 矿物的颜色和条痕介绍矿物的颜色和条痕的形成原因颜色和条痕在矿物鉴定中的应用4.4 矿物的光泽和硬度解释矿物的光泽及其形成原因矿物的硬度及其测定方法第五章：光性矿物学的实验技术5.1 引言介绍光性矿物学实验技术的重要性概述本章内容5.2 光学显微镜的使用介绍光学显微镜的结构及其操作方法显微镜在光性矿物学中的应用5.3 X射线衍射技术解释X射线衍射技术的原理及其应用X射线衍射在矿物学中的应用5.4 其他实验技术介绍其他光性矿物学实验技术例如：红外光谱、拉曼光谱等第六章：矿物的物理性质6.1 引言概述矿物物理性质的重要性介绍本章内容6.2 矿物的密度和相对密度解释矿物的密度和相对密度的概念测定矿物密度和相对密度的方法6.3 矿物的热性质介绍矿物的热性质及其测定方法矿物的熔点、热膨胀和导热性6.4 矿物的电性质解释矿物的电性质及其影响因素矿物的电阻率和导电性第七章：矿物的化学成分7.1 引言介绍矿物化学成分的重要性概述本章内容7.2 矿物的元素组成解释矿物元素组成的基本概念矿物的化学元素和化合物的鉴定7.3 矿物的离子替代和同质多象解释离子替代和同质多象的概念离子替代和同质多象在矿物形成中的应用7.4 矿物的化学反应介绍矿物化学反应的基本原理矿物的化学反应和化学测试方法第八章：矿物的成因和分类8.1 引言概述矿物成因和分类的重要性介绍本章内容8.2 矿物的成因分类解释矿物成因分类的基本概念火成岩、沉积岩和变质岩中的矿物8.3 矿物的地质分布介绍矿物的地质分布特征矿物的分布规律和成矿条件8.4 矿物的经济价值和应用解释矿物经济价值的概念矿物的开采、利用和保护第九章：光学矿物学的实验操作9.1 引言介绍光学矿物学实验操作的重要性概述本章内容9.2 光性矿物学实验的操作步骤详细介绍光性矿物学实验的操作步骤实验操作的注意事项和技巧9.4 实验结果的分析和讨论介绍实验结果分析和讨论的方法分析实验结果和探讨实验中发现的问题第十章：矿物鉴定的综合应用10.1 引言概述矿物鉴定综合应用的重要性介绍本章内容10.2 矿物鉴定的方法和技巧介绍矿物鉴定的方法和技巧光学显微镜、X射线衍射等技术在矿物鉴定中的应用10.3 矿物鉴定的实例分析分析矿物鉴定的实际案例讨论矿物鉴定过程中的难点和解决方法10.4 矿物鉴定的综合应用解释矿物鉴定在实际应用中的重要性矿物鉴定在地质勘探、矿产开发等领域的应用前景第十一章：光学矿物学实验：岩石薄片的制备与观察11.1 引言介绍岩石薄片制备与观察在光性矿物学中的重要性概述本章内容11.2 岩石薄片的制备方法详细介绍岩石薄片的制备步骤和技术要点包括样品的选择、切割、磨光和抛光等过程11.3 光学显微镜的使用与操作解释光学显微镜的结构和功能操作显微镜进行岩石薄片观察的步骤和技巧11.4 岩石薄片的观察与描述介绍岩石薄片观察的方法和注意事项描述岩石薄片中的矿物组成、结构和构造特征第十二章：光性矿物学实验：X射线衍射分析12.1 引言介绍X射线衍射分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容12.2 X射线衍射原理解释X射线衍射的原理和现象X射线衍射在矿物学中的应用12.3 X射线衍射仪的使用与操作详细介绍X射线衍射仪的结构和功能操作X射线衍射仪进行矿物分析的步骤和技巧12.4 X射线衍射分析的应用介绍X射线衍射分析在矿物学中的应用实例讨论X射线衍射分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十三章：光性矿物学实验：红外光谱分析13.1 引言介绍红外光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容13.2 红外光谱原理解释红外光谱的原理和现象红外光谱在矿物学中的应用13.3 红外光谱仪的使用与操作详细介绍红外光谱仪的结构和功能操作红外光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧13.4 红外光谱分析的应用介绍红外光谱分析在矿物学中的应用实例讨论红外光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十四章：光性矿物学实验：拉曼光谱分析14.1 引言介绍拉曼光谱分析在光性矿物学中的重要性概述本章内容14.2 拉曼光谱原理解释拉曼光谱的原理和现象拉曼光谱在矿物学中的应用14.3 拉曼光谱仪的使用与操作详细介绍拉曼光谱仪的结构和功能操作拉曼光谱仪进行矿物分析的步骤和技巧14.4 拉曼光谱分析的应用介绍拉曼光谱分析在矿物学中的应用实例讨论拉曼光谱分析在矿物鉴定和成因研究中的应用第十五章：总结与展望15.1 总结回顾整个教程的内容和重点知识点强调光性矿物学在地质学和矿物学中的重要性15.2 展望讨论光性矿物学的发展趋势和未来挑战探索光性矿物学在新领域的应用前景重点和难点解析本文档为您提供了一部关于晶体光学与光性矿物学的教程讲义教案，涵盖了从晶体光学基础、光性矿物学基本概念、矿物的结晶习性、矿物的光学性质、矿物的物理性质、矿物的化学成分、矿物的成因和分类、光学矿物学的实验技术、矿物的经济价值和应用，到光学矿物学实验操作以及矿物鉴定的综合应用等十五个章节的内容。
晶体光学及光性矿物学
解释一下概念干涉图；波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。
光率体；表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率（简称相应的折射率）之间关系的立体几何图形。
多色性；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；光轴；光束（光柱）的中心线，或光学系统的对称轴。
（当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射，该方向称为晶体的光轴。
）消光位；非均质体矿物的斜交OA切面，在正交偏光镜下处于消光时的位置，称为消光位；双折射；光束入射到各向异性的晶体，分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
消光；正交偏光镜下透明矿物矿片呈现黑暗的现象称为消光；吸收性；非均质体矿物颜色深浅发生改变的现象称为吸收性；光轴角；两光轴之间的夹角。
偏振光；自然光穿过某些介质，经过反射、折射、双折射、选择吸收等作用，可以改变其振动状态，变成在垂直光波传播方向的某一个固定方向上振动的光波，具有这种振动特征的光波称为平面偏振光，简称偏振光或偏光。
光性非均质体；又简称非均质体，包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物。
是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而异。
光性方位；指的是光率体在晶体中的定向，以光率体主轴与晶体结晶轴之间的相互关系表示。
双折射率；双折射和偏光化后分解形成的这两种振动方向互相垂直且传播速度不等因而折射率也不同的偏光的折射率的差值，称为双折射率；消光角；是指矿片在消光位时，目镜十字丝与结晶方向（晶轴、解理纹、晶面纹）之间的夹角，即切面光率体椭圆半径方向与结晶方向之间的夹角。
平行消光；矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝之一平行。
斜消光；矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝斜交（不垂直也不平行）。
对称消光；矿片在消光位时，切面上的两组解理纹，或两组双晶纹，或两个方向的晶面纹的夹角等分线与十字丝方向一致。
负延性；切面延长方向与短半径（Np或Np’）平行或交角小于45°。
第二章 晶体光学基础
二、光率体
1、光率体 2、均质体的光率体
3、一轴晶光率体
4、二轴晶光率体
（一）光率体概念
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。它是光 波振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指 示体。其具体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，每一个振动方 向都能作出一个线段，把各个线段的端点连接起来 便构成一个立体图形，此即为光率体 。
（二）均质体的光率体
均质体 光率体
• 光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其
传播速度不变，折射率值相等。因此，均质体
的光率体是一个圆球体。均质体光率体任何方 向的切面都是圆切面，圆切面半径 一轴晶光率体
一轴晶光率体是一个以 Z晶轴为旋转轴的旋转椭 球体，而且有正负之分。这类矿物有最大和最 小两个主折射率值，分别以符号Ne和No表示 1、正光性光率体
＞Np′＞Np。二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体。
即三轴椭球体。
1、光学主轴 2、光轴 3、光轴面与光轴角 4、光性 5、二轴晶光率体的主要切面
a a
a a
1、光学主轴
二轴晶光率体（三轴椭球体）中，三个互相垂 直的轴代表二轴晶矿物的三个主折射率方向，称光 学主轴，简称主轴（亦称为光学对称轴），即Ng轴、
光疏介质
光密介质
当继续增大入射角i值时，折射角也继续增大，此时入射光 不进入光疏介质，而是全部按反射定律反射回光密介质中，这 种现象称全反射。
三、自然光和偏振光
根据光波的振动特点，可分为自然光及偏振光 自然光的振动特点是：在垂直光波传播方向的平 面内，各个方向上都有等振幅的光振动。天然光源和 一般人造光源直接发出的光都是自然光。
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入射光方向及其对应N
• 垂直光入射方向 并通过光率体中 心的切面上的最 大折射率值和最 小折射率值的方向。
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总结第一章学习内容
• • • • • • • 提问：回想一下这一章应该学习哪些内容？ 1.偏光 2.均质体、非均质体 3.可见光光透过晶体的特点 4.双折射 5.光轴 6. No(常光折射率)、Ne（非常光折射率）
晶体光学
• • • • • • • • • 0课程特点及学习方法 1晶体光学基础 2光率体及光性方位 3偏光显微镜和岩石薄片 4单偏光镜下的晶体光学性质 5正交偏光镜间的晶体光学性质 6锥光镜下的晶体光学性质 6-2透明矿物薄片的系统鉴定 7最常见造岩矿物类的晶体光学性质
第一章晶体光学基础
• • • • • • 1.1光的性质（自己看） 1.2自然光和偏光 1.3几何光学的三大定律（自己看） 1.4光波在均质体与非均质体中的传播特征 1.5其他几个基本概念 1.6入射光方向及其对应N
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1.2自然光和偏光
（1）自然光 （2）偏光
1.4光波在均质体与非均质体 中的传播特征
（1）在均质体中 均质体：P13，光学性质不随方向发生变化，各向 同性的介质。 （2）非均质体中 非均质体： 光学性质随方向发生变化，各向异性的 介质。 P13，具有双折射特征的介质。 （3）双折射：除特殊方向外，入射非均质体的光波 分解成振动方向不同、传播速度不同、折射率值 不等等两种偏光P14 。 图1-15
Байду номын сангаас
1.5几个基本概念
（1）双折射：P14，光入射非均质体中，分解成振动方向互相 垂直，传播速度不同，相应折射率值不等的两种偏光的现象。 （2）光轴OA：垂直光率体圆切面的方向。 或，在非均质体中，不发生双折射的光波传播方向。（课
【晶体光学与光性矿物学】晶体光性与光性矿物学复习资料
Edited by Xiaochen ZHANG
一、晶体光学原理
★自然光与偏振光 光波为电磁波，横波——振动方向与传播方向垂直；波长（或频率）——决定光的颜色；振幅——决定 光的强度。 自然光：指直接由光源发出的光，在垂直光传播方向的平面内，任何方向都有等振幅的光振动。
偏振光：自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，在垂直光传播方向的平面内，只在特定
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殊方向称之为光轴。因为有两个圆切面故有两个光轴，称二轴晶。 4) 光学法线： 通过光率体中心而垂直光轴面的方向称光学法线，光学法线与主轴 Nm 轴一致。光轴面法线方向永远
是 Nm。 5) 光轴角： 两个光轴之间所夹的锐角称光轴角，以符号“2V”表示，2V 的平分线称锐角等分线，以 Bxa 表示；
方向上才有光振动。
起偏振器：可将自然光变为偏振光的器件称起偏振器。
光的折射与反射：N= sinα/sinθ= C / V；垂直入射时，折射光与入射光传播方向相同，但振动方向可能
会改变。
★光性均质体与光性非均质体
透明介质的光性划分：
-光性均质体（均质体），沿任意方向入射，1 、折射光只有一条，折射率为常数 N。2 、折射光的振
2、在同一平面内振动（即k12 和 k22 满足干涉条件，产生干涉色。
Edited by Xiaochen ZHANG
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▲而且，当θ= 45°时，k12 和 k22 同时有最大值，产生的干涉色最明亮。 ▲光程差 R ——光线在通过某介质所用的时间内，它在真空中所走的距离称为在这一条件下的光程。两 束光线通过同一介质所产生的光程之差即称为这两束光在此条件下的光程差 R。 结论：光程差等于矿片厚度乘矿片双折率。 ▲若入射光为单色光，波长为λ，使光程差逐渐加大，则光程差 R =（2n + 1）λ/2 —— 两干涉光相互 叠加而加强，光程差 R = 2n λ/2 —— 两干涉光相互抵消而变暗。 ▲若入射光为白光，则七种单色光的干涉现象相互混合就形成了干涉色。 ★干涉色级序 ▲干涉色色谱：当入射光为白光时，随光程差由 0 逐渐加大而出现的干涉色系列称干涉色色谱。
晶体光学及光性矿物学复习资料
晶体光学及光性矿物学复习资料晶体光学1、晶体光学：晶体光学是研究光在单晶体中传播及其伴⽣现象的分⽀学科2、光性矿物学：⽤透射偏光显微镜研究透明矿物的光学性质的学科。
矿物学的⼀个分⽀。
内容包括晶体光学3、两者关系：包含与被包含关系4、折射定律：折射线在⼊射线与法线组成的平⾯内；折射线和⼊射线分别位于法线两侧；两介质⼀定时，⼊射⾓的正弦与折射⾓的正弦之⽐为⼀常数N，N称为折射介质2相对折射介质1的相对折射率，即N=sini/sinr=N2/N1。
5、相对折射率：光在两种不同介质中速度的⽐值叫做相对折射率。
6、光性均质体简称均质体，其光学性质不随⽅向发⽣变化，为各向同性的介质。
7、光性⾮均质体简称⾮均质体，各个⽅向的光学性质不同。
8、⼀轴晶光率体：垂直切⾯类型光率体切⾯为圆，其半径等于No，光波垂直这种切⾯⼊射(平⾏光轴⼊射)时，不发⽣双折射，其折射率等于No N= 0，⼀轴晶只有⼀个这样的圆切⾯。
平⾏切⾯类型光率体切⾯形状为椭圆光波垂直此切⾯⼊射，发⽣双折射,分解成两种偏光，其振动⽅向必然平⾏椭圆切⾯的长短半径，相应地折射率为两个主折射率Ne和No，双折率N=|Ne-No|，是⼀轴晶矿物的最⼤双折率。
斜交切⾯为椭圆形光波垂直于此切⾯⼊射, 即斜交光轴⼊射，会发⽣双折射分解成两种偏光，其振动⽅向分别平⾏椭圆切⾯的长短半径，相应的折射率分别为No和Ne’，且总有⼀个为No双折率，N=|Ne’-No| < |Ne-No| 正晶时，短半径为No；负晶时，长半径为No9、⼆轴晶光率体主要切⾯特征①垂直光轴切⾯为圆切⾯，半径等于Nm，光波垂直这种切⾯⼊射时，不发⽣双折射。
折射率为Nm。
②平⾏光轴⾯切⾯椭圆切⾯，半径分别等于Ng与Np，光波垂直这种切⾯⼊射时，发⽣双折射，双折射率等于椭圆半径之差，Ng-Np是⼆轴晶矿物最⼤双折率。
③其它切⾯椭圆切⾯，发⽣双折射，长、短半径不同。
10、光性⽅位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系就是光性⽅位，表⽰光率体的主轴N；Ne和No，或者Ng、Nm、Np与晶体的结晶轴a、b、c之间的关系。
晶体光学与矿物学
习题二一、名词解释偏光，双折射，双折射率，光率体，光性方位，多色性，消光，干涉色，补色法则，光学主轴，光轴，一轴晶，二轴晶二、回答下列问题1、研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？2、矿物折射率的大小与哪些因素有关？3、光在均质体和非均质体矿物中的传播有何异同？4、试从形态、主轴(主折射率)、光轴、主要切面、光性等方面，对比一轴晶与二轴晶光率体的特征。
5、绘出下列切面，并标出轴名(主折射率)及双折射率的相对大小(以正光性为例)。
哪种切面双折射率最大？∥Ap、⊥Ap的斜交切面、⊥OA (1)、⊥OA (2)、⊥Bxa、∥A、斜交A 6、写出下列切面的轴性、光性、切面方向和双折射率大小。
geN7、何谓光性方位？单斜晶系矿物的光性方位有何特点？举例说明之。
8、使用偏光显微镜的操作步骤及应注意事项。
9、如何校正中心？10、单偏光镜装置有何特点？在单偏光镜下可研究矿物晶体的哪些光学性质？11、何谓多色性、吸收性？写出黑云母及角闪石的多色性及吸收性公式。
12、试描述下列矿物的形态、解理组数及完善程度。
OlAmp Py13、试根据贝克线的移动规律判别下列相接触的三种矿物折射率值的相对大小及其正负。
箭头表示下降镜筒时贝克线移动的方向。
14、下图为某二轴晶矿物不同方向切片相接触，提升镜筒时，贝克线如何移动？用箭头表示在图上。
15、如何区分突起的正负和高低？简述矿物的突起等级、糙面粗糙程度、边缘粗细特征的成因及其三者之间的相关关系。
16、背述正极高、正高、正中、正低、负低突起折射率值的范围及边缘、糙面的特征？17、单偏光镜下矿物为什么显示出突起高低不一的现象？矿物的突起越高，糙面愈显著，是否其折射率值就一定越大？18、具有两组解理的矿物在任何切片上均能见到两组解理吗？测定解理的夹角，为何一定要在垂直两组解理的切面上进行？测定步骤如何？19、如何检查AA、PP是否正交？若AA、PP不正交，则如何调节？20、非均质体矿片在正交偏光镜间为何有的呈现全消光，有的则显四次消光？哪些矿物呈现全消光，哪些矿物为四次消光？21、非均质体任意方向的切片，在消光位时，其光率体切面的光学主轴与AA、PP的振动方向是何关系？22、矿物切片干涉色的高低受哪些因素的影响？23、简述干涉色色谱表上每一级干涉色的特征。
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一、课程简介1.1 课程背景晶体光学与光性矿物学是研究矿物光学性质及其成因的科学，是地质学、矿物学、材料科学等领域的重要基础学科。
本课程旨在帮助学生系统地掌握晶体光学与光性矿物学的基本理论、基本知识和基本技能，培养学生运用光学原理解决实际问题的能力。
1.2 课程目标（1）了解晶体的基本概念、分类及空间点阵的基本类型；（2）掌握晶体光学的基本定律，如折射定律、干涉定律、衍射定律等；（3）熟悉光性矿物的基本性质，如折射率、双折射、吸收系数等；（4）掌握光性矿物鉴定及晶体结构分析的方法和技术。
二、教学内容2.1 晶体基本概念及分类1. 晶体的定义与特征2. 晶体的分类3. 空间点阵的基本类型2.2 晶体光学基本定律1. 折射定律2. 干涉定律3. 衍射定律2.3 光性矿物基本性质1. 折射率2. 双折射3. 吸收系数4. 光性矿物颜色2.4 光性矿物鉴定方法1. 显微镜观察法2. 折射率测定法3. 双折射观察法4. 吸收系数测定法2.5 晶体结构分析方法1. X射线衍射法2. 电子显微镜法3. 光学晶体学方法三、教学方法与手段3.1 教学方法本课程采用讲授、实验、讨论相结合的教学方法，注重培养学生理论联系实际的能力。
3.2 教学手段1. 多媒体课件：用于讲解晶体光学与光性矿物学的基本概念、定律和实验操作方法；2. 实验设备：用于培养学生的实际操作技能；3. 学术文献：引导学生关注晶体光学与光性矿物学领域的最新研究成果。
四、课程考核与评价4.1 考核方式本课程考核分为平时成绩和期末成绩两部分，其中平时成绩占30%，期末成绩占70%。
4.2 评价方法1. 平时成绩：根据学生出勤、课堂表现、作业完成情况进行评价；2. 期末成绩：通过期末考试对学生掌握晶体光学与光性矿物学知识情况进行评价。
五、教学进度安排5.1 课时安排共计32课时，其中理论讲授24课时，实验操作8课时。
5.2 教学进度1. 晶体基本概念及分类（2课时）2. 晶体光学基本定律（6课时）3. 光性矿物基本性质（4课时）4. 光性矿物鉴定方法（4课时）5. 晶体结构分析方法（4课时）6. 实验操作（8课时）六、教学策略与实施6.1 教学策略1. 案例教学：通过分析典型矿物晶体光学性质实例，使学生更好地理解理论知识；2. 互动式教学：鼓励学生提问、发表观点，提高课堂参与度；3. 实践教学：加强实验环节，培养学生的动手能力和实际操作技能。
晶体光学与光性矿物-4.4薄片中矿物的颜色与多色性、吸收性
4.3薄片中矿物的颜色与多色性、吸收性
4.3.1薄片中矿物的颜色
薄片中矿物的颜色是矿物薄片对白光中各色光选择吸收结果。
4.3.2薄片中矿物的多色性与吸收性（难点+重点）
4.3.2.1概念
（1）多色性：
林培英教材P53：在偏光显微镜下旋转物台时，矿物颜色发生变化的现象。
李德惠教材：由于光波在晶体中的振动方向不同，而使薄片中同一矿物颜色发生改变的现象。
思考：上面2种说法在本质上是否一致。
（2）吸收性：由于光波在晶体中的振动方向不同，而使薄片中同一矿物颜色深浅发生改变的现象。
因为晶体不同方向对不同波长光选择吸收不同。
角闪石多色性
角闪石光性方位图
4.3.2.2薄片中矿物多色性、吸收性的表现及其观测方法（重点）
多色性：No＝深蓝色，Ne＝浅紫色
吸收性：No ＞Ne
4.3.2.3多色性、吸收性的表示方法
（1）一轴晶：
多色性公式：No＝色，Ne＝色
吸收性公式：No ＞Ne 或 Ne ＞No (色深的＞色浅的) （2）二轴晶：
多色性公式：Ng＝色，Nm＝色，Np＝色
吸收性公式： Ng＞Nm ＞Np (正吸收)
或 Np＞Nm ＞Ng (反吸收)
4.3.2.4 薄片中矿物多色性明显程度影响因素
（1）与矿物种类有关
如黑云母极其明显，为强多色性；
紫苏辉石不明显，为若多色性；
石英看不出
均质体无多色性
（2）与矿片切面方向有关（重点）
（3）与矿片厚度有关
矿片越厚多色性越明显。
《晶体光学及光性矿物学》复习提纲
《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390—770nm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 =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。
当入射角i > φ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。
晶体光学及光性矿物学
《晶体光学及光性矿物学》教学大纲(总学时：50学时)●序言：晶体光学的研究内容及其在岩石学中的地位，晶体光学的学习方法及要求。
第一章：晶体光学基础自然光与平面偏振光；光的折射、反射和全反射；光波在介质分界面上的折射定律。
光在光性均质体和非均质体中的传播特点。
双折射现象，光轴位置。
光率体的概念；均质体光率体、非均质体光率体。
一轴晶光率体及其特征：常光(No)与非常光(Ne)；正光性与负光性；一轴晶光率体主要切面及切面特征：垂直光轴、斜交光轴、平行光轴。
二轴晶光率体及其特征：光学主轴及主折射率(Ng、Nm、Np)、光轴(OA)、光轴面(Ap)、主轴面(NgNp面、NgNm面、NmNp面)、光轴角(2V)、锐角等分线(Bxa)、钝角等分线(Bxo)、正光性与负光性；●二轴晶光率体主要切面及切面特征：垂直光轴、斜交光轴、垂直(Bxa)、垂直Bxo、平行Ap等五种切面。
中级晶族和低级晶族的光性方位。
第二章：偏光显微镜及岩石薄片偏光显微镜的构造、检查与校正，使用与保养。
岩石薄片磨制法简介(参观磨片厂)。
第三章：单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜的装置，调节与校正。
●矿物结晶形态、集合体形态与切片形态。
●矿物切片上的解理，可见临界角，完善程度及解理夹角测定。
●矿物颜色，多色性及其成因。
●矿物切片的边缘特征，突起与糙面，贝克线，色散效应(折射率色散)，相对折光率高低的比较，突起等级的确定，闪突起。
第四章：正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜的装置、特点、调节与校正。
●晶体的消光现象及消光位。
●正交偏光镜下光波的干涉原理，光程差及其影响因素，干涉色的成因，干涉色级序及各级序的特征，干涉色色谱表，异常干涉色(双折射色散)。
●补色法则及主要补色器(云母试板、石膏试板、石英楔、贝瑞克消色器)。
●矿片上光率体椭园半径方向及轴名测定。
●矿物主要光学性质的测定：矿物干涉色级序，双折射率的测定；消光类型、消光角、晶体延性符号的测定。
晶体光学及光 矿物学
晶体光学及光矿物学晶体光学及光矿物学背景介绍：晶体光学与光矿物学是非常重要的研究领域，涉及光线的传播、吸收及折射等方面，对于地质学、生物学等众多学科都有应用。
在这篇文章中，我们将深入探讨晶体光学和光矿物学的相关知识。
一、晶体光学1. 晶体的基本特征：晶体是由一个或多个有规则排列的基本单元重复构成的，具有明显的对称性和晶格结构。
2. 光线在晶体中的传播：晶体对光线的传播有很大的影响，会发生折射、反射等现象。
晶体对光线的传播方式受到晶体结构、光线入射角度等因素的影响。
3. 晶体的光学特性：晶体的光学特性包括双折射、旋光性等。
其中，双折射是指光线在晶体中传播时会分裂成两个光线，这两个光线具有不同的折射率和传播速度。
旋光性是指光线在旋转时具有旋光性质，其中旋光的方向和光线的传播方向有关。
二、光矿物学1. 光矿物的定义：光矿物是指具有显微镜下的光学特性的矿物，包括各种晶体和非晶体矿物。
2. 光学特征的应用：通过光学特征的研究，可以对矿物进行鉴定、分析和区分。
例如，通过矿物的折射率、双折射、吸收等光学特征，可以对矿物进行区分和定量分析。
3. 光学显微镜：光学显微镜是光矿物学中比较常用的实验工具。
它可以放大显微镜下观察不到的微小光学特征，例如矿物的双折射、旋光等。
同时，还可以对样品进行光学观察和光学测量，获取各种光学参数。
总结：晶体光学和光矿物学是光学和地学等多个学科的重要分支，其研究成果对地球科学、生物学、化学等领域都具有重要的应用价值。
晶体光学主要研究晶体对光线的传播影响，而光矿物学则主要研究矿物的光学特性及其应用。
在矿物学中，光学显微镜也是非常重要的实验工具。
晶体光学及光性矿物学(高起专)
晶体光学及光性矿物学(高起专)填空题1. 一轴晶垂直光轴光率体切面的形态为___(1)___ ，双折射率为 ___(2)___ 。
(4分)(1). 参考本题标准答案是: 圆(2). 参考本题标准答案是: 02. 同一块岩石薄片中，同种矿物的不同颗粒干涉色不同是由于___(3)___ 不同；石英和普通辉石的最高干涉色不同是因为二者的___(4)___ 不同。
(4分)(1). 参考本题标准答案是: 矿片切面方位(2). 参考本题标准答案是: 最大双折射率3. 二轴晶正光性矿物光率体垂直Bxa切面形态为___(5)___ ，双折射率为___(6)___ ，垂直Bxo切面形态为___(7)___ ，双折射率为___(8)___ 。
(8分)(1). 参考本题标准答案是: 椭圆(2). 参考本题标准答案是: Nm-Np(3). 参考本题标准答案是: 椭圆(4). 参考本题标准答案是: Mg-Nm（+）4. 一轴晶垂直OA切面干涉图的特征为 ___(9)___ 。
(2分)(1). 参考本题标准答案是: 由黑十字和同心干涉色圈组成，转物台，干涉图像不变名词解释5. 双折射和最大双折射率(6分)参考本题标准答案是：双折射：光进入非均质体矿物时，除特殊方向外均要分解成振动方向不同互相垂直的两束偏光称双折射。
最大双折射率：平行光轴（一轴晶）或平行光轴切面上的双折射率称为最大双折射率。
6. 均质体和非均质体(6分)参考本题标准答案是：均质体是各向同性的介质，其光学性质在各个方向都是相同的，包括一切非均质的物质和等轴晶系的矿物；非均质体是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而异，包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物。
7. 消光和消色(6分)参考本题标准答案是：消光：矿片在正交偏光镜下呈现黑暗的现象；消色：正交偏光下450位置两矿片叠加时，总光程差为零，视域变黑的现象。
8. Bxa和Bxo(6分)参考本题标准答案是：Bxa为光轴角的锐角平分线；Bxo为光轴角的钝角平分线。
【晶体光学与光性矿物学】PPJT1
《晶体光学》主要研究在偏光显微镜下研究和鉴 定矿物的基本原理和方法。
可见光通过透明晶体时会产生折射、双折射、 偏振、干涉、吸收、色散…等现象。
不同的晶体由于其成分和结构不同，其光学特征 也不相同。因而晶体光学是研究和鉴定矿物的重要方法 之一。
是岩石学的重要基础，并且，广泛应用于陶瓷、 铸造、建材等方面
3.1 光性均质体 （各向同性介质）：光波在均质 体中传播时，其传播速度不因振动 方向不同而变化，也就是说，均质 体的折射率不因光波在晶体中的振 动方向不同而变化，其折射率值只 有一个。
自然光入射均质体后，仍然为 自然光；偏振光入射均质体后，仍 然为偏振光。
自然界的气体、大多数液体、 非晶质体（如玻璃、树胶）和高级 晶族的晶体都是光性均质体
晶体光学研究中主要应用偏光。其基本工具是偏光显微镜，其 中装有特制的偏光镜。偏光镜是利用选择吸收作用（偏光片）或 双折射作用（尼科尔棱镜等）使自然光偏振化的原理制成的。自 然光通过偏光镜（或称起偏器）后，即变为偏振光。
三、光性均质体和光性非均质体
光在光性均质体和非均质体中 传播有何不同？
三、光性均质体和光性非均质体
当光波沿橄榄石Z轴方向入射晶体时，双折射 分解为两种偏光，其振动方向分别平行X轴和Y 轴，测得NX=1.715，NY=1.651，得到一椭圆切 面如图12A。
当光波沿橄榄石X轴方向入射晶体时，双折射 分解为两种偏光，其振动方向分别平行Z轴和Y 轴，测得NZ=1.680，NY=1.651，同样得到一椭 圆切面如图12B。
周喜文、魏春景、耿元生、张立飞，2005， 科学通报，第50卷，4期
Garnet schist
X-ray mapping for a garnet porphyroblast
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单选题1. 最大双折射率是_____.(6分)(A) Ne-No(B) No-Ne(C) Ng-Np(D) 非均质体最大折射率与最小折射率的差值参考答案：D2. 二轴晶是_____。
(6分)(A) 具有两个光轴的晶体(B) 两轴不等的椭球体(C) 光性非均质体(D) 具有两个高次对称轴的晶体参考答案：A3. 光性方位是_____。
(6分)(A) 晶体的定向(B) 晶体光率体主轴与晶轴之间的关系(C) 晶体的延长方向与光率体主轴之间的关系(D) 晶体延长方向与高次对称轴之间的关系参考答案：B4. 中级晶轴的光性方位是_____。
(6分)(A) Ne与高次对称轴一致(B) Ne与C轴一致(C) Ne与晶体的高次对称轴、C轴一致(D) Ne与光率体长轴一致参考答案：C5. 斜方晶系的光性方位是_____。
(6分)(A)(B)(C)(D)参考答案：D6. 单斜晶系的光性方位是_____。
(5分)(A)(B)(C)(D)参考答案：D7. 糙面的粗糙程度主要决定于_____。
(5分)(A) 矿物折射率与树胶折射率的差值(B) 矿物折射率与树胶折射率的差值，也决定于矿片表面的磨制光洁度，视域的亮度(C) 矿物表面真实的物理粗糙程度(D) 矿物折射率的大小参考答案：B8. 突起高低决定于_____。
(5分)(A) 矿物折射率的高低，折射率高突起高(B) 矿物边缘的粗黑程度和糙面的显著程度(C) 矿物颜色的深浅(D) 矿物表面光洁程度参考答案：B9. 影响解理纹粗黑程度的因素有_____。
(5分)(A) 解理的完善程度(B) 解理面与切面的夹角(C) 解理的完善程度、解理面与切面的夹角、矿物折射率与树胶的差值(D) 解理的完善程度、解理面与切面的夹角、矿物折射率的大小参考答案：C填空题10. 介质的折射率大小取决于介质的性质和光波的______ 。
(5分)(1). 参考答案: 波长11. 一轴晶光率体的形态为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 旋转椭球体12. 二轴晶光率体的形态为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 三轴椭球体13. 一轴晶垂直光轴光率体切面的形态为______ ，光率体半径名称为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 圆(2). 参考答案: No14. 一轴晶Ne>No，光性符号为______ ，Ne<No，光性符号为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 正光性(2). 参考答案: 负光性15. 二轴晶光率体//OAP切面光率体半径为______ ，⊥OA切面的椭圆半径为_____ _ 。
(5分)(1). 参考答案: NgNp(2). 参考答案: Nm16. 贝克线的移动规律为：提升镜筒，贝克线向______ 移动。
(5分)(1). 参考答案: 折射率大的介质一方17. 根据N矿、N胶的相对大小，突起可分为正突起和负突起，N矿>N胶，为______ ，N 矿<N胶，为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 正突起(2). 参考答案: 负突起18. 在显微镜下旋转物台时，非均质体矿物颜色发生改变的现象称为______ 。
(5分) (1). 参考答案: 多色性19. 颜色深浅发生改变的现象称为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 吸收性单选题1. 矿片消光是由于_____。
(6分)(A) 矿物是均质体(B) 矿片是垂直OA的切片(C) 矿片光率体半径平行PP(D) 矿片光率半径之一平行PP参考答案：D2. 矿片全消光，则矿片_____。
(6分)(A) 是等轴晶系矿物的任意切面(B) 有可能是等轴晶系的任意切面，也有可能是非均质体垂直OA的切面(C) 有可能是均质体的任意切面。
也有可能是非均质体垂直OA的切面(D) 可能是均质体任意切面，也可能是非均质体的任意切面，但其光率半径之一与PP平行参考答案：C3. 干涉色是_____。
(6分)(A) 正交偏光显微镜下所见矿片表面的色泽(B) 白光作光源，单偏光镜下所见矿物表面的色泽(C) 白光作光源，正交偏光镜下所见矿物表面的色泽(D) 锥光偏光镜下不同切面消光和干涉色的综合图形参考答案：C4. 矿片的干涉色高是由于_____。
(6分)(A) 矿物的折射率高(B) 矿物的最大双折率高(C) 矿片的光率体半径与PP成45度交角(D) 矿片的双折射率高参考答案：D5. 测定矿物的最高干涉色要找_____。
(6分)(A) 单偏光镜下多色性最明显，正交偏光镜下干涉色最高；锥偏光镜下为闪图的切面(B) 平行光轴的切面(C) 平行OAP切面(D) 均质体的任意切面，一轴晶平行OA切面，二轴晶平行OAP切面参考答案：A6. 补色器_____。
(5分)(A) 是金属框架上镶嵌有透明矿片的用器(B) 是云母试板、石膏试板和石英楔(C) 是金属框架上镶嵌透明矿片，矿片的光率体椭圆半径方向和名称是已知的(D) 是把已知光率体半径名称、方向、光程差的透明矿片用金属框架镶嵌起来的用具参考答案：D7. 消光类型是指_____。
(5分)(A) 矿物切面光率体椭圆半径与结晶方向（解理纹、双晶纹、晶面纹等）之间关系的类型(B) 矿物斜交OA切面消光时，目镜十字丝与解理纹之间关系的类型(C) 矿物斜交OA切面消光时，目镜十字丝与双晶纹之间关系的类型(D) 矿物斜交OA切面消光时，目镜十字丝与矿物延长方向之间关系的类型参考答案：A8. 双晶纹的粗细、清晰程度决定于_____。
(5分)(A) 双晶面与切面的交角(B) 两单体干涉色的差别(C) 双晶面与切面的交角和双晶纹与PP、AA的相对位置(D) 两单体的大小参考答案：C9. 若Ne=No,则晶体为_____(5分)(A) 一轴晶，光性符号可正可负(B) 均质体(C) 一轴正晶参考答案：B10. 矿物具有异常干涉色，是由于_____。
(5分)(A) 矿物双折射率太大(B) 矿物折射率太高(C) 矿物双折射率色散强(D) 矿物折射率色散强参考答案：C填空题11. 石英一级灰白干涉色的切面，插入石膏试板后，二者光率体椭圆同名半径平行时干涉色为______ ，异名半径平行时干涉色为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 蓝绿(2). 参考答案: 橙黄12. 方解石高级白干涉色切面，矿片消光时插入石膏试板后干涉色为______ ；矿物光率体椭圆半径与十字丝相交45度，且与试板矿片异名半径平行时，插入试板后干涉色为__ ____ 。
(5分)(1). 参考答案: I级紫红(2). 参考答案: 高级白13. 某矿片表面主体干涉色调为蓝绿，矿片楔形边缘见有一圈红色，该矿片干涉色级序为______ 。
(5分)(1). 参考答案: II级蓝绿14. 某矿片表面主体干涉色调为蓝，加入石膏试板干涉色变为灰，转90度后又变为蓝，该矿片的干涉色级序为______ 。
(5分)(1). 参考答案: II级蓝15. 在同一块薄片中，同种橄榄石的不同颗粒干涉色不同是由干______ 不同。
(5分) (1). 参考答案: 矿片切面方位16. 橄榄石和顽不辉石的最高干涉色不同是因为二者的______ 不同。
(5分)(1). 参考答案: 最大双折射率17. 柱状矿物为一轴负晶，延性为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 负延性18. 板面垂直C轴的板状矿物为一轴负晶，延性为______ 。
(5分)(1). 参考答案: 正延性19. 二级蓝绿干涉色的普通辉石矿片，旋转物台变成黑暗，该现象叫______ ；矿片最亮位置插入石英楔后变成黑暗叫______ 。
(5分)(1). 参考答案: 消光(2). 参考答案: 消色单选题1. 锥光系统中，加上聚光镜的目的是_____(5分)(A) 为了接纳较大范围的锥形光波(B) 使透出下偏光镜的平行偏光束聚敛形成锥形偏光束(C) 为了将干涉图实像成像到目镜一倍焦距之内(D) 为了使视域更亮参考答案：B2. 若2V=90度，则晶体为_____。
(5分)(A) 二轴晶，光性符号不分正负(B) 二轴晶，光性符号可正可负(C) 均质体(D) 一轴晶，光性不分正负参考答案：A3. 二轴晶光率体，若_____，则光性符号为负。
(5分)(A) Bxo=Np(B) Bxo=Ng(C) Ng>Np(D) (Ng-Nm)<(Nm-Np)参考答案：B4. 一轴晶垂直OA切面的干涉图特征是_____。
(5分)(A) 闪图(B) 视域中一条黑臂与一个十字丝重合，转动物台，黑臂弯曲。
(C) 由一个黑十字和同心环状干涉色圈组成，转动物台360度，图像不发生变化。
参考答案：C5. 观察干涉图时，_____。
(5分)(A) 是在单偏光镜的基础上，推入上偏光镜，换上高倍物镜，加上高倍聚光镜，去掉目镜或加上勃氏镜(B) 要换高倍物镜，加上高倍聚光镜，加上勃氏镜或去掉目镜(C) 是在正交偏光镜的基础上，换上高倍物镜，去掉目镜(D) 是在正交偏光镜的基础上，换上高倍物镜，推入勃氏镜或去掉目镜参考答案：A多选题6. 一轴晶平行OA切面的用途_____(5分)(A) 测定多色性公式(B) 测定No、Ne方向的颜色(C) 确定轴性(D) 确定光性符号参考答案：A,B,D7. 一轴晶垂直OA切面的用途:(5分)(A) 测定No的大小(B) 测定No方向的颜色(C) 确定轴性(D) 确定光性符号参考答案：A,B,C,D8. 二轴晶垂直OA切面的用途:(5分)(A) 测定No大小和No方向的颜色(B) 估计2V大小(C) 确定矿物轴性(D) 确定光性符号参考答案：B,C,D9. 二轴晶垂直Bxa切面的用途:(5分)(A) 确定矿物轴性及光性符号(B) 估计2V大小(C) 正光性矿物测定Nm、Ng大小及Nm、Ng方向的颜色(D) 负光性矿物测定Nm、Np大小及Nm、Np方向的颜色参考答案：A,B10. 二轴晶垂直Bxo切面的用途:(5分)(A) 确定矿物轴性及光性符号(B) 估计2V大小(C) 正光性矿物测定Nm、Ng大小及Nm、Ng方向的颜色(D) 负光性矿物测定Nm、Np大小及Nm、Np方向的颜色参考答案：A,C,D判断题11. 锥光系统中高倍物镜的使用是为了将干涉图实像成像到目镜一倍焦距之内。
_____(5分)正确错误参考答案：错误解题思路：12. 干涉图是方向不同，且方向连续过渡变化的所有切面的消光和干涉现象形成的整体图形。
_____(5分)正确错误参考答案：正确解题思路：13. 一轴晶垂直OA切面干涉图的干涉色圈的多少主要取决于矿物的双折射率。
_____(5分)正确错误参考答案：错误解题思路：14. 一轴晶斜交OA切面干涉图中OA出露点与十字丝交点不重合，旋转物台，黑十字不动。