第一章 晶体光学性质(6学时)
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＝ωλ／2π
光强 ：I＝KA2 波动方程：Y=Acos(ωt+θ) 其中ωt+θ称位相
光在介质中传播，既是光能的 传播，也是光波位相的传播。
按照惠更斯原理，光在某一介 质中传播时，某一瞬间光波所到 达的连续表面，称为“波前”(等 时界面)。
平行光波在均质介质中传播时， 任意瞬时的波前都是平面，其与 平行传播方向的平面相交为一直 线。
10
紫外线
见
可见光
103
红外线
105
光
107
短无线电波
放
109
广播波段
1012
大
长无线电波
1015
390（n பைடு நூலகம்） 紫
430 靛
460
蓝
500
绿
570 黄
590 橙
650 红
770
光波作为电磁波，是依靠交变电磁场之间的相互作 用而传播。光波是一种横波，传播方向与振动方向相互 垂直。
波速：V＝ƒλ＝λ／T
21
2.自然光与偏振光
在矿物岩石薄片研究中主要应用平面偏光，而在不 透明矿物及矿石的研究中经常应用到圆偏光和椭圆偏光。
自然光和偏振光是同一事物的两个侧面，二者可相 互转化。偏振光与自然光同样具有颜色，具有折射、反 射与吸收, 波法线可与光线分离(常光与非常光之分)， 可发生干涉与衍射。
22
二、光的折射、反射与吸收
平行光波的波前和波法线
点光源发出的光波在均质介质 中传播时，任意时刻的波前都是 圆球面，在平面上看是一个圆。
波前的法线方向称“波法线”。
点光源光波的波前和波法线
波法线方向与光线方向具有不 同的涵义，光线是指光能传播的方 向，而光的波法线方向是指相位的 传播方向。
在均质介质中，波法线方向与 光线的方向平行或重合；而在非均 质介质中，除了个别的特殊方向以 外，波法线方向与光线方向一般不 相互重合。
10
第一章 矿物的结晶质属性及其光学性质
第二章 偏光显微镜及单偏光镜下矿物薄片研究
主 第三章 正交偏光镜下矿物光学性质的研究
要
研
第四章 锥光镜下矿物光学性质的研究
究
第五章 透明矿物的偏光显微镜鉴定
内
第六章 岩浆岩的偏光显微镜研究
容
第七章 变质岩的偏光显微镜研究
第八章 沉积岩的偏光显微镜研究
11
第一章 矿物的结晶质属性和光学性质
reflected and refracted rays both become polarized
20
2.自然光与偏振光
平面偏光
圆偏光 椭圆偏光
据光矢量的特点，偏振光可分为： 平面偏振光：若光矢量振动方向恒定，在垂直光传播方向的平面内 光矢量振动方向的投影为一条直线。 圆偏光：若偏振光光矢量的振幅不变，而方向随时间变化而变化。 椭圆偏光：若偏振光光矢量的振幅与方向均随时间有规律的变化。
光由一种介质传入另一种介质时，除了光的频率（f）之外，光
的速度（ V ）、波长（λ ）、光强（I）、光矢量的振动特征、光
波相位、波法线与光线的方向等均会发生有规律的变化。
2.自然光与偏振光
自然光： 光波在垂直于光线传播方向的平面内做任
意方向的振动，其振幅均匀对称。
偏振光： 当光矢量的振动被限制在某个确定的方向
上而其余方向振动完全消除（或部分消弱）时，则称为 “偏振光”（或称为部分偏光），简称偏光。
18
2.自然光与偏振光
自然光经由某些物质的折射、双折射、反射或吸收 后，可以使其光矢量的振动被局限在某个确定方向上， 从而使自然光变为偏振光，这种现象称为“光的偏振 化”。
19
2.自然光与偏振光
incoming ray is non-polarized
矿物岩石薄片研究基础
授课教师：赵 峰 TEL:13709046007
2011年9月
1
绿柱石（海蓝宝石，祖母绿）
2
黝铜矿
黄铁矿
辉锑矿
3
彩色水晶
• 上图:天然六射星光蓝宝石 • 下图:黄水晶
4
斑状结构：斑晶和基质 为两个世代
似斑状结构：斑晶和基 质为同一世代的产物
5
电气石显微镜下特征
6
橄榄石显微镜下特征
7
全晶质结构（4×）
隐晶质结构（20×） 半晶质结构（10×）
8
斑状变晶结构（10×）（－）： 斑晶为堇青石
斑状变晶结构（10×）（＋）： 斑晶为堇青石
9
课程的目的与意义
课程性质：专业基础课程 目的任务：掌握晶体光学性质的基本理论知识，学会使用显微镜
鉴定及研究矿物(透明)和岩石(岩浆岩/变质岩/沉积岩)，解决生 产实际问题 研究内容： 矿物的形态、解理、光学特性(颜色、多色性与吸收 性、折射率及突起与糙面、双折射率及干涉色、消光类型及 延性、2V角及轴性与光性等)；岩石的矿物组成、结构与构造、 次生变化、成岩作用、孔隙结构等 研究方法：磨制薄片，显微镜工具为主，辅以其它研究方法 重 要 性：基本、方便、快速、廉价、不可替代
24
二、光的折射、反射与吸收
某一介质的折射率在数值上又等于光在入射介质１中
的传播速度Ｖ１与光在折射介质２中的传播速度Ｖ２之比，
即相对折射率为：
Ｎ１-２＝Ｖ１／Ｖ２＝Ｎ2/Ｎ1
即介质的折射率N与光在该物质中的传播速度V成 反比。光在介质中传播的速度越快，折射率数值愈小， 为“光疏介质”；反之，传播速度越小折射率值愈大， 称为“光密介质。
25
二、光的折射、反射与吸收
折射率的大小还与入射光波 长有关，不同波长的光折射入 同种介质时，其折射率各不相 同 。此现象称为“折射率色 散”。
26
光的反射
反射光常用“反射率（Reflectance）”来描述。 反射率（R）指垂直入射光（入射角为0°）经矿物的 光滑表面反射后的反射光强（Ir）与入射光强（Ii）的 比率：R = Ir / Ii
23
二、光的折射、反射与吸收
反射定律：
➢入射光、法线、反射光共面； ➢入射光和反射光位于法线两则；
➢入射角＝反射角
折射定律： ➢入射光、法线、折射光共面； ➢入射光和折射光位于法线两则； ➢入射角i的正弦与折射角r的正弦之比，为一常数。
sin i / sin r = N 1-2 N 1-2为折射介质对入射介质的(相对)折射率。 ➢当入射介质为真空(空气)时，称为绝对折射率，以N 表示。
第一节 光学基础知识 一、光的本质与偏振光
1.光的本质
光具有粒子和波动双重性质。无线电波至γ射线的 各种电磁波组成连续的电磁波谱，肉眼能感知的可见光 波是其中波长为390〜770nm的一小段。
1nm=10A（埃）=10-3µm＝10-6mm＝10-9m
12
波长（n m）
10-5
γ射线
可
10-1
1
χ—射线
光强 ：I＝KA2 波动方程：Y=Acos(ωt+θ) 其中ωt+θ称位相
光在介质中传播，既是光能的 传播，也是光波位相的传播。
按照惠更斯原理，光在某一介 质中传播时，某一瞬间光波所到 达的连续表面，称为“波前”(等 时界面)。
平行光波在均质介质中传播时， 任意瞬时的波前都是平面，其与 平行传播方向的平面相交为一直 线。
10
紫外线
见
可见光
103
红外线
105
光
107
短无线电波
放
109
广播波段
1012
大
长无线电波
1015
390（n பைடு நூலகம்） 紫
430 靛
460
蓝
500
绿
570 黄
590 橙
650 红
770
光波作为电磁波，是依靠交变电磁场之间的相互作 用而传播。光波是一种横波，传播方向与振动方向相互 垂直。
波速：V＝ƒλ＝λ／T
21
2.自然光与偏振光
在矿物岩石薄片研究中主要应用平面偏光，而在不 透明矿物及矿石的研究中经常应用到圆偏光和椭圆偏光。
自然光和偏振光是同一事物的两个侧面，二者可相 互转化。偏振光与自然光同样具有颜色，具有折射、反 射与吸收, 波法线可与光线分离(常光与非常光之分)， 可发生干涉与衍射。
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二、光的折射、反射与吸收
平行光波的波前和波法线
点光源发出的光波在均质介质 中传播时，任意时刻的波前都是 圆球面，在平面上看是一个圆。
波前的法线方向称“波法线”。
点光源光波的波前和波法线
波法线方向与光线方向具有不 同的涵义，光线是指光能传播的方 向，而光的波法线方向是指相位的 传播方向。
在均质介质中，波法线方向与 光线的方向平行或重合；而在非均 质介质中，除了个别的特殊方向以 外，波法线方向与光线方向一般不 相互重合。
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第一章 矿物的结晶质属性及其光学性质
第二章 偏光显微镜及单偏光镜下矿物薄片研究
主 第三章 正交偏光镜下矿物光学性质的研究
要
研
第四章 锥光镜下矿物光学性质的研究
究
第五章 透明矿物的偏光显微镜鉴定
内
第六章 岩浆岩的偏光显微镜研究
容
第七章 变质岩的偏光显微镜研究
第八章 沉积岩的偏光显微镜研究
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第一章 矿物的结晶质属性和光学性质
reflected and refracted rays both become polarized
20
2.自然光与偏振光
平面偏光
圆偏光 椭圆偏光
据光矢量的特点，偏振光可分为： 平面偏振光：若光矢量振动方向恒定，在垂直光传播方向的平面内 光矢量振动方向的投影为一条直线。 圆偏光：若偏振光光矢量的振幅不变，而方向随时间变化而变化。 椭圆偏光：若偏振光光矢量的振幅与方向均随时间有规律的变化。
光由一种介质传入另一种介质时，除了光的频率（f）之外，光
的速度（ V ）、波长（λ ）、光强（I）、光矢量的振动特征、光
波相位、波法线与光线的方向等均会发生有规律的变化。
2.自然光与偏振光
自然光： 光波在垂直于光线传播方向的平面内做任
意方向的振动，其振幅均匀对称。
偏振光： 当光矢量的振动被限制在某个确定的方向
上而其余方向振动完全消除（或部分消弱）时，则称为 “偏振光”（或称为部分偏光），简称偏光。
18
2.自然光与偏振光
自然光经由某些物质的折射、双折射、反射或吸收 后，可以使其光矢量的振动被局限在某个确定方向上， 从而使自然光变为偏振光，这种现象称为“光的偏振 化”。
19
2.自然光与偏振光
incoming ray is non-polarized
矿物岩石薄片研究基础
授课教师：赵 峰 TEL:13709046007
2011年9月
1
绿柱石（海蓝宝石，祖母绿）
2
黝铜矿
黄铁矿
辉锑矿
3
彩色水晶
• 上图:天然六射星光蓝宝石 • 下图:黄水晶
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斑状结构：斑晶和基质 为两个世代
似斑状结构：斑晶和基 质为同一世代的产物
5
电气石显微镜下特征
6
橄榄石显微镜下特征
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全晶质结构（4×）
隐晶质结构（20×） 半晶质结构（10×）
8
斑状变晶结构（10×）（－）： 斑晶为堇青石
斑状变晶结构（10×）（＋）： 斑晶为堇青石
9
课程的目的与意义
课程性质：专业基础课程 目的任务：掌握晶体光学性质的基本理论知识，学会使用显微镜
鉴定及研究矿物(透明)和岩石(岩浆岩/变质岩/沉积岩)，解决生 产实际问题 研究内容： 矿物的形态、解理、光学特性(颜色、多色性与吸收 性、折射率及突起与糙面、双折射率及干涉色、消光类型及 延性、2V角及轴性与光性等)；岩石的矿物组成、结构与构造、 次生变化、成岩作用、孔隙结构等 研究方法：磨制薄片，显微镜工具为主，辅以其它研究方法 重 要 性：基本、方便、快速、廉价、不可替代
24
二、光的折射、反射与吸收
某一介质的折射率在数值上又等于光在入射介质１中
的传播速度Ｖ１与光在折射介质２中的传播速度Ｖ２之比，
即相对折射率为：
Ｎ１-２＝Ｖ１／Ｖ２＝Ｎ2/Ｎ1
即介质的折射率N与光在该物质中的传播速度V成 反比。光在介质中传播的速度越快，折射率数值愈小， 为“光疏介质”；反之，传播速度越小折射率值愈大， 称为“光密介质。
25
二、光的折射、反射与吸收
折射率的大小还与入射光波 长有关，不同波长的光折射入 同种介质时，其折射率各不相 同 。此现象称为“折射率色 散”。
26
光的反射
反射光常用“反射率（Reflectance）”来描述。 反射率（R）指垂直入射光（入射角为0°）经矿物的 光滑表面反射后的反射光强（Ir）与入射光强（Ii）的 比率：R = Ir / Ii
23
二、光的折射、反射与吸收
反射定律：
➢入射光、法线、反射光共面； ➢入射光和反射光位于法线两则；
➢入射角＝反射角
折射定律： ➢入射光、法线、折射光共面； ➢入射光和折射光位于法线两则； ➢入射角i的正弦与折射角r的正弦之比，为一常数。
sin i / sin r = N 1-2 N 1-2为折射介质对入射介质的(相对)折射率。 ➢当入射介质为真空(空气)时，称为绝对折射率，以N 表示。
第一节 光学基础知识 一、光的本质与偏振光
1.光的本质
光具有粒子和波动双重性质。无线电波至γ射线的 各种电磁波组成连续的电磁波谱，肉眼能感知的可见光 波是其中波长为390〜770nm的一小段。
1nm=10A（埃）=10-3µm＝10-6mm＝10-9m
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波长（n m）
10-5
γ射线
可
10-1
1
χ—射线