02第一章宝石的结晶学和晶体光学基础

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第一章晶体光学基础

第一章晶体光学基础
2.晶体内部微观结构在任何部位都相同,只要光波 振动方向相同,折光率值一定相等。同一个晶体只 有一个光率体,在晶体的任何部位都能反映出来。
§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。

结晶学基础

结晶学基础
晶体中如果存在对称中心,则所有晶面必
然两两反向平行而且相等。用它可以作为判 断晶体有无对称中心的依据。
4、旋转反伸轴(Lin)

旋转反伸轴是一根假想的直线,当晶体围 绕此直线旋转一定角度后,再对此直线上 的一个点进行反伸,才能使晶体上的相等 部分重复。 相应的对称操作是围绕一根直线的旋转和 对此直线上一个点反伸的复合操作。
只有晶体才能称为真正的固体。
5、准晶体

1985年在电子显微镜研究中,发现了一种新 的物态,其内部结构的具体形式虽然仍在探 索之中,但从其对称性可见,其质点的排列 应是长程有序,但不体现周期重复,不存在 格子构造,人们把它称为准晶体。
二、晶体的基本性质
一切晶体所共有的,并且是由晶体的格子构造所决定的性 质,称为晶体的基本性质。


晶体中对称轴举例
横截面形状
晶体对称定律:在晶体中不可能存在五次 及高于六次的对称轴。因为不符合空间格 子规律,其对应的网孔不能毫无间隙地布 满整个平面。
在一个晶体中,除L1外,可以无、也可有
一或多种对称轴,而每一种对称轴也可有一 或多个。
表示方法为3L4、4L3、6L2等。 对称轴在晶体中可能出露的位置: ⑴通过晶面的中心; ⑵通过晶棱的中点;
⑵行列:结点在直线上的排列即构成行列。


行列中相邻结点间的距离称为该行列的结点间距。 同一行列或彼此平行的行列上结点间距相等; 不同方向的行列,其结点间距一般不等。



⑶ 面网:结点在平面上的分布构成面网。 面网上单位面积内结点的数目称为网面密 度。 互相平行的面网,网面密度相同;不平行 的面网,网面密度一般不等。 相互平行的相邻两面网之间的垂直距离称 为面网间距。

晶体光学一、二

晶体光学一、二

4、光性正负 、 与一轴晶光性正负的确定有所不同,二轴晶光性正负取决于: 当Ng-Nm >Nm-Np (+)。此时Nm 比较接近Np ,两个 圆切面靠近Np ,光轴则接近Ng 。所以Ng 为 Bxa 、Np 为 Bxo 。 当Ng-Nm <Nm-Np (-)。此时Ng为Bxo。Np为Bxa。
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无论光性如何, 无论光性如何, ⊥Bxa 切面的双折率总是小于 ⊥Bxo 切面上的 双折率。 双折率。 证明:(+) Ng-Nm > Nm-Np (⊥Bxo) (⊥Bxa) (-) Ng-Nm < Nm-Np Bxa Bxo (⊥Bxa) (⊥Bxo) (5)斜交切面: 即不垂直主轴,也不垂直光轴。 a、半任意斜切面(垂直于一个主轴面的斜交切面),椭圆, 有一个半径为主轴。另一个为Ng’或Np’,比较重要的是⊥NgNp 面 (AP)的切面。含Nm。 b、任意斜交切面, 椭圆,半径为Ng’、Np’,双折率介于 O 与Ng-Np 之间。
2、一轴晶光率体的主要切面
岩矿鉴定中常 应用的是晶体不 同方向上的切面 (薄片切面)。 所以必须对光率 体几种主要切面 的形状和切面半 径所表示的折射 率值十分熟悉。
(1)⊥OA切面: 不发生双折射,不改变特点。 圆,半径为Ne ,一轴晶仅有一个。(过球心,⊥Z轴) (2)∥OA切面: 分解为两种偏光,平行两个半径。 椭圆:(+)长半径为Ne,短No , (-)长半径为No,短Ne, 双折率为(Ne-No),为最大双折率。 (3)斜交光轴切面(最常见) :分解成两种偏光。 椭圆,(+)长Ne',短No , (-)长No, 短Ne', 双折率为No与Ne'之差,大小介于0与(Ne-No)之间。 小结:初步可知,应用光率体,可以确定光波在晶体中 的传播方向(波法线方向)、振动方向及相应折射率值之 间的关系。⊥OA方向的切面;圆,不发生双折射,非⊥OA 方向,双折射。椭圆,椭圆半径方向为振动方向。长度表 示n值,二者差为双折率。

珠宝行业-宝石知识-结晶矿物基础-结晶学基础

珠宝行业-宝石知识-结晶矿物基础-结晶学基础

➢ a0=b0≠c0
锆石(四方)
碧玺(三方)
绿柱石(六方)
➢ 3、低级晶族
➢ 斜方晶系、单斜晶 系、三斜晶系
➢ a0≠b0≠c0
黄玉(斜方)
透辉石(单斜)
长石(三斜)
按晶系分类的常见宝石
➢ 高级晶族:等轴:金刚石、石榴石、尖晶石
➢ 中级晶族:六方:祖母绿、海蓝宝石

三方:红宝石、蓝宝石、碧玺、水晶

安全象只弓,不拉它就松,要想保安 全,常 把弓弦 绷。20.10.1817:21:4417:21Oc t-2018- Oct-20

加强交通建设管理,确保工程建设质 量。17:21:4417:21:4417:21Sunday, October 18, 2020

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d
➢ 平行六面体:空间格子在三维空间可以划 分出的最小重复单位。
➢ 单位晶胞(Unit cell) -----组成晶体的最小单位
c0
α0 β α γ
b0
➢ 晶胞参数
➢ 结晶轴:X、Y、Z ➢ 轴单位:a0 、b0、c0 ➢ 轴角:α、β、γ
Z
c0
α0 β α γ
b0
X
Y
(二)、晶体的空间格子类型
➢ 2、包含一对晶棱,垂直斜切晶面的六个对称面
正长方体的5个对称面
a0=b0≠c0
➢ 长方体的三个对称面
a0≠b0≠c0
不同几何形态晶体的对称分类
几何形态 晶胞参数特征 对称面组合
晶族
立方体
a0=b0=c0
9个对称面 高级晶族

宝石学基础结晶性

宝石学基础结晶性

什么是裂理?
• 裂理属于矿物的力学性 质,是矿物晶体受外力作用 时,有时沿着一定的结晶方 向,但并非是晶格本身薄弱 方向破裂成平面的性质。这 种平面称裂开面。
• 裂理是杂质、包裹体、 固溶体等组分在矿物结晶过 程中沿某些结晶学方向上均 匀规则排列,致使该方向成 为力学薄弱面,当收到外力 作用时表现出来的类似于解 理的特性。
• 有气、液、固态的内含物,以及生 长带、色带等生长结构。
• 例如:海蓝宝石的管状包裹体 • 孔雀石的环带结构 • 刚玉的六方生长色带 • 尖晶石的八面体负晶
海 蓝 宝 石 的 管 状 包 裹 体
•孔雀石的环带结构
色 带
刚 玉 的 六 方 生 长 色 带
尖 晶 石 的 八 面 体 负 晶
研究的意义
• 极完全解理矿物晶体极易裂成薄片, 解理面较大而平整光滑,如云母, 透石膏、石墨等。
• 完全解理矿物极易裂成平滑小块或 薄板,解理面相当光滑,如方解石, 石盐、方铅矿等。
• 中等解理解理面往往不能一批到底, 不很光滑,且不连续,常呈现小阶 梯状,如普通角闪石,普通辉石、 等。
• 不完全解理解理程度很差,在大块 矿物上很难看到解理,只在细小的 碎块上才可看到不清晰的解理面, 如磷灰石、橄榄石等。
4、碳酸盐类
• 菱镁矿MnCO3 • 孔雀石Cu2CO3(OH)2 • 方解石CaCO3(珊瑚的主要晶质部分) • 文石CaCO3(珍珠的主要组成部分)
第三节 包裹体※(超级重要)
• 一、天然宝石是在复杂的地质环境 中形成的,因此,外来杂质、成矿 溶液,以及温度、压力都会对宝石 的生长产生影响,也会在宝石的内 部留下一些痕迹。
• 典型代表:钻石(C)、金(Au)、 银(Ag)
二、硫化物及卤化物大类

I-1 宝石的结晶学基础

I-1 宝石的结晶学基础

相同点:质点在三维空间成周期性重复排列 不同点:
晶体:习惯上将具有几何多面体外形的结晶质固体称为晶体。 结晶质体:习惯上将不具有几何多面体外形的固体成为晶质体。 结晶质:质点在三维空间成周期性重复排列的固体物质称为结晶 质。
玉燧
绿松石
孔雀石
芙蓉石
在矿物、岩石学中,往往将“晶体”专指具有几何多面体外形的晶 体,而不具有几何多面体外形的称晶粒。 结晶颗粒能用一般放大镜分清者,称为显晶质。无法分辨者则称隐 晶质。

晶体的基本性质

我们将一切晶体所共有的,并且由晶体的格子构造 所决定的性质,称为晶体的基本性质。
1.自限性:
晶体能够自发地生长成规则的几 何多面体形态。
晶体的基本性质
2.均一性:同一晶体的不同部分物理化学
性质完全相同。
非晶质体也具有其均一性,但由于非晶质体
的质点排列不具有格子构造,所以其均一性 是统计的、平均近似的均一,称为统计均一 性;而晶体的均一性是取决于其格子构造的, 称为结晶均一性。

由于外部环境影响,可以同样的对称型出现不同的 单形;两种单形的晶面大小显著变化;同一单形的 各晶面明显不等发育; 例如双锥形粒状的锆石常见于富K、Na而贫Si的火 成岩环境。 带双锥的柱状的锆石常见于K、Na、Si含量均较高 的火成岩环境。 带尖锐双锥的长柱状的锆石常见于K、Na、Si含量 均较低的火成岩环境。


高级晶族:等轴:金刚石、石榴石、尖晶石 中级晶族:六方:祖母绿、海蓝宝石 三方:红宝石、蓝宝石、碧玺、水晶 四方:锆石 低级晶族:斜方:黄玉、橄榄石、金绿宝石 单斜:软玉、硬玉、透辉石 三斜:拉长石、月光石
三、晶体的形貌
晶体的形貌是指一个晶体代表的一般形态,

02第一章宝石的结晶学和晶体光学基础

02第一章宝石的结晶学和晶体光学基础

小结
单折射—均质体(一个折射率)—等轴晶系
钻石 石榴石 尖晶石 欧泊 萤石
电气石、水晶、红宝石 锆石、方柱石 绿柱石、磷灰石
三方晶系 四方晶系 六方晶系
非光轴方向入 射产生双折射
非均质体
一轴晶
正光性 Ne>No
(2个主折射率) 负光性 Ne<No
二轴晶
正光性 Ng-Nm>Nm-
(3个主折射率) 负光性 Ng-Nm<Nm-
三斜晶系 单斜晶系
斜方晶系
日光石 透辉石、月光石 黄玉 金绿宝石 橄榄石
三、晶体的外表特征
1.双晶(Twin crystal):双晶是两个以上的同种晶 体按一定的对称规律形成的规则连生,相邻两个个体 的相应的面、棱、角并非完全平行,但它们可借助对 称操作:反映、旋转或反伸,使两个个体彼此重合或 平行。
双晶有以下三种类型 (1)接触双晶:各单晶沿一个简单的平面(双晶面)
知识应用
(1)常见均质体宝石有哪些?常见非 均质体宝石有哪些?
均质体宝石 钻石、石榴石、尖晶石、欧泊、萤石
非均质 体宝石
红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝 一轴晶 宝石 电气石 水晶 锆石等 二轴晶 金绿宝石 橄榄石 黄玉 月光石
日光石 透辉石 堇青石等
知识应用
2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率>0.03), 放大观察双折射率高的宝石可见什么现象?对于双折 射率高的宝石,切磨时一般怎样定向?为什么?
自然光在非均质体中的传播
均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非 均质体中的传播特点
均质体—等轴晶系—单折射 (一个折射率)
自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
一轴晶 பைடு நூலகம்2个主折射率)

1.1 第一篇 宝石学基础 第一章 结晶学基础

1.1 第一篇 宝石学基础 第一章 结晶学基础

第一篇宝石学基础第一章结晶学基础自然界中的宝石大多都是晶体或由晶体构成的。

结晶学是一门涉及晶体结构、形态和性质的学科。

它从本质上揭示了宝石的化学成分、结构、形态、物理化学性质及形成条件等之间的相互关系,是解决宝石学问题的重要理论基础。

作为宝石学最重要的墓础学科之一,结晶学知识对宝石学家是必不可少的。

宝石的化学成分和结构决定了宝石的种属和该宝石种可能出现的几何形态和物理化学性质。

反之宝石学家通过对未知宝石形态和物理化学性质的研究和测试,可以推断其化学成分和结构,最终确定出宝石的种属。

这就是宝石鉴定的基本原理。

宝石是那些具有宝石特性的矿物或矿物集合体。

因此,从矿物学的角度来说,人们也称宝石为宝石矿物。

矿物是指由地质作用形成的固态的天然单质或化合物,它们具有一定的化学成分和内部结构,从而具有一定的几何形态、物理和化学性质,它们在一定的物理化学条件下稳定,是组成岩石的基本单位。

绝大多数宝石矿物为无机物,少数为有机物,如琥珀等。

目前人们发现的3000余种矿物大多数为晶体。

岩石是指由地质作用形成的矿物集合体。

它可以是由一种矿物为主构成的集合体,也可以是由多种矿物构成的集合体。

根据岩石的成因可将其划分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。

原生宝石矿物的成因也可归结为岩浆作用成因、沉积作用成因和变质作用成因三大类。

第一节晶体与非晶体一、晶体晶体是指具有格子构造的固体。

格子构造是指晶体的内部质点(原子、离子)作规律排列,而且这种排列可在三维空间作周期性重复(见图1-1-1)。

每种宝石矿物晶体都具有其个性特征,并通常表现出典型的规则几何形态(晶形)。

这种形态是其格子构造的外观表现,如水晶、红宝石、祖母绿等。

由于晶体的共性是具有格子构造,这就决定了晶体有以下共同的基本性质。

自限性指晶体在适当的条件下可以自发地形成几何多面体的性质。

即晶体是由平的晶面所包围起来的封闭几何体,晶面相交成直的晶棱,晶棱会聚成尖的角顶。

均一性因为晶体是具有格子构造的固体,因此在同一晶体的不同部分,质点的分布是相同的,所以晶体的各个部分的物理化学性质也是相同的,这就是晶体的均一性。

宝玉石的矿物岩石学基础

宝玉石的矿物岩石学基础
玉石类宝石就是矿物集合体的产物, 如:翡翠、石英岩孔雀石软玉等 。
矿物集合体形态
矿物集合体形态
多晶质(矿物集合体)的翡翠
(一)晶体与非晶体
4、隐晶质体: 由无数个非常小的晶体组合在一起形
成的岩石或者玉石,这些微晶小到在光学 显微镜下也不易分辨出晶体的个体,称为 隐晶质体,如蛇纹石玉、 玛瑙等。
隐晶质的岫玉
隐晶质的玛瑙
二、晶体的分类
根据晶体对称性的特点, 可以把晶体划分成七大晶系。 等轴晶系 四方晶系 六方晶系 三方晶系 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系
1.等轴晶系 (α=β=γ=90°;a=b=c)
主要有钻石、萤石、石榴石、尖晶石,他们晶 形的共同特点是三个轴等长,多呈八面体形、立方 体形和由许多小面组成近圆的球型。

❖透明度可分以5个级别:透明、亚透明、 半透明、微透明、不透明。
三、矿物的力学性质
1.解理 2.断口 3.硬度 4.韧性 5.脆性
1、解理
❖ 矿物受外力(敲打、挤压等)作用后,沿着 一定的结晶方向发生破裂,并能裂出光滑平面 的性质称为解理。
❖ 解理是由矿物的晶体结构决定的。解理 按产生的难易程度分为以下几种类型:完全 解理、中等解理、不完全解理。
晶体的内部对称导致其外部具有规则 的几何外形,凡是天然具有几何多面体形 态的固体都称为晶体,
晶体形态复杂多样,大小悬殊,如有 的矿物晶体可重达百吨,直径数十米;有 的则需要借助显微镜,甚至电子显微镜才 能识别。
黄铁矿晶体
绿柱石晶体
电气石晶体
绿柱石晶体
红柱石晶体
石榴石晶体
萤石晶体
(一)晶体与非晶体 2、非晶体
主要有翡翠(硬玉)、软玉(透闪石)、 紫锂辉石、月光石、透辉石、孔雀石、蛇纹石

第一章晶体光学基础.

第一章晶体光学基础.
均质体光率体任何方向 的切面都是圆切面,圆切面 的半径代表均质体的折射率 值(N)。
23
二、一轴晶光率体
中级晶族矿物晶体的水平晶轴单位相等,其水平方向上的光 学性质相同。根据测定,这类矿物有最大和最小两个主折射率值, 即Ne和No表示。
当光波振动方向
●∥Z轴时,折射率值为Ne; ●⊥Z轴时,折射率值为No; ●斜交Z轴时,折射率值介于Ne >Ne’> No。 Ne’值大小随光波振动方向与Z轴的夹角角大小而变化。
与r = 90°相应的入射角称全反射临界角(如 图3全反射临界角为30°)。设上方介质的折射率 值为n,玻璃块的折射率为N(N > n),以φ角代 表全反射临界角,则:
sin φ/sin 90°= n / N
n = N. sin φ
由上可知,如果某介质的N值为已知值时,则 可根据全反射临界角计算出另一的介质n值。
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(图4A)。
偏振光 只在垂直传播方向的某一固定方向上振动的光波,称
平面偏振光,简称偏振光或偏光(图4B)。偏光振动方向与传播 方向所构成的平面称振动面。
13
§3 光的折射及全反射
一、光的折射及折射率
当光波从一种介质传到另一 种介质时,在两种介质的分界面 上将发生反射及折射现象。
测定折射率的阿贝折射仪就是利用全反射原理 设计制成的。
n(N>n) N
入射线 16
§4 光波在均质体和非均质体中的传播特点
1、晶体的分类 根据透明物质的光学性质,可划分为两大类: 均质体 等轴晶系矿物和非晶质物质的光学性质各方向相 同,称为光性均质体,简称均质体,如石榴石、萤石、火山玻 璃、加拿大树胶等都是均质体。 非均质体 中级晶族和低级晶族矿物的对称程度低于等轴 晶系矿物,其光学性质随方向而异,称为光性非均质体,简称 非均质体,如石英、长石、橄榄石等。绝大多数造岩矿物属于 非均质体,是我们研究的重点。

珠宝专业知识

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2. 宝石的处理 一般情况下, 以人为的方法改善宝石的质量品质,ห้องสมุดไป่ตู้其效果是 稳定的, 但也有个别例外, 且有些方法的改良品对人体是有损害 的。这些方法不被宝石学界认可, 在销售时必须注明告知。有些有 害品甚至是严禁销售的。这些方法包括: 辐照、扩散处理、染色、 裂隙充填、贴箔及拼合等。

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第五节 钻石分级--颜色 第六节 钻石分级--净度 第七节 钻石分级--切工 第八节 钻石分级--荧光 第九章 钻石的主要镶嵌工艺 第十节 钻石的证书 第十一节 钻石的保养 第六章:常见宝石 第一节 刚玉族宝石 第二节 绿柱石族宝石 第三节 金绿宝石族宝石 第四节 石英类宝石 第五节 石榴子石族宝石 第六节 尖晶石 第七节 锆石 第八节 月光石
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(5) C货翡翠。即染色翡翠。用无机或有机染料对翡翠进行染色处理, 使其渗入翡翠的裂隙中,使翡翠变色。通常可将无色翡翠染成绿色、红 色、黄色和紫色。 (6) 染色珍珠。将浅色珍珠浸泡在硝酸银中,可使其变成黑色珍珠, 冒充昂贵的黑珍珠。 (7) 拼合欧泊。欧泊产出时通常呈薄片状,不便使用,也不牢固。通 常以透明无色的水晶做顶,以欧泊岩石或深色塑料做底,将欧泊薄片夹 在中间,制成三层拼合石。也有其他的拼合方法。欧泊拼合石是被广泛 接受的处理方法,应用普遍。

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二、光性分类 根据透明物质的光学性质,可划分为均质体和非均质体两 大类。等轴晶系的矿物和非晶质体物质的光学性质各方向相同, 称为光性均质体,简称均质体,如石榴石、萤石、火山玻璃等。 等轴晶系以外的其他晶系宝石的光学性质随方向而异,成为光 性非均质体,简称非均质体,如石英、长石、橄榄石等。绝大 多数宝石属于非均质体。

晶体光学及光性矿物学课件-晶体光学基础

晶体光学及光性矿物学课件-晶体光学基础
▪ 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.
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.
第一章 晶体光学基础
第Байду номын сангаас节 光 率 体
一.光率体的由来 晶体光学中的许多现象都与光波的振动方向与相 应折射率值有关, 为了更好地反映光波的振动方 向与相应折射率值之间的关系, 引入了物理学中 的光率体的概念.
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射
光波射入非均质体,除特殊方向外,都要分 解为振动方向互相垂直,传播速度不同,折 射率不等的两种偏光,此种现象称为双折射. 双折射是非均质介质的普遍特征.
C
光通过非均质体分解成二束偏光示意图
第二节 光在晶体中的传播特性
▪ 双折射率
两种偏光折射率值之差称为双折射率.
课程总结与讨论(2)
晶体光学概述
---- 参考书
1. 康维国, 梁万通, 刘亚琴, 晶体光学. 长春: 东北师范 大学出版社,1993
2. 李德惠, 晶体光学. 北京: 地质出版社,1984 3. 北京大学地质学系岩矿室, 光性矿物. 北京: 地质出版
社,1979 4. 孟庆丽,光性矿物学简明教程. 北京: 地质出版社,1985 5. 长春地质学院实验中心, 透明矿物薄片鉴定(二). 校内
晶体光学概述
---- 课程安排
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第五章 第六章
晶体光学基础(2) 偏光显微镜(2) 单偏光镜下晶体的光学性质(6) 正交偏光镜间晶体的光学性质(6) 锥光系统下一轴晶晶体的光学性质(4) 锥光系统下二轴晶晶体的光学性质(4) 透明矿物系统鉴定(2)

第一章 结晶学基础

第一章 结晶学基础
提出了晶体的螺旋生长理论。
该模型认为晶面上存在螺旋位错露头点可以作为晶体生长 的台阶源,可以对平坦面的生长起着催化作用,这种台阶源永 不消失,因此不需要形成二维核,这样便成功地解释了晶体在
很低过饱和度下仍能生长这一实验现象。
位错的出现,在晶体的界面上提供了一个永不消失 的台阶源。晶体将围绕螺旋位错露头点旋转生长。 螺旋式的台阶并不随着原子面网一层层生长而消失, 从而使螺旋式生长持续下去。螺旋状生长与层状生 长不同的是台阶并不直线式地等速前进扫过晶面, 而是围绕着螺旋位错的轴线螺旋状前进(图I一2—8)。 随着晶体的不断长大.最终表现在晶面上形成能提 供生长条件信息的各种样式的螺旋纹。
它表明晶面是平行向外推移生长的。 同种矿物不同晶体上对应晶面间的夹角不变 晶体由小长大,许多晶面向外平行移动的轨迹形成
以晶体中心为顶点的锥状体称为生长锥或砂钟状构 造(图I-2-3、I-2-4、)。在薄片中常常能看到。
晶体生长的实际情况要比简单层生长理论复杂得多。往往一 次沉淀在一个晶面上的物质层的厚度可达几万或几十万个分 子层。同时亦不一定是一层一层地顺序堆积,而是一层尚未 长完,又有一个新层开始生长。这样继续生长下去的结果, 使晶体表面不平坦,成为阶梯状称为晶面阶梯(图I-2-5)。
四、晶体的形成
1、晶体的形成方式
(1)由液体转变为晶体(从熔体中结晶 ;从溶液中结晶 )
条件:物质从熔体中结晶:是熔体温度下降到该物质的熔点及
熔点温度以下发生的。 从溶液中结晶:当溶液过饱和时,
才能析出晶体
(2)由气体转变成为晶体
条件:必须有足够低的蒸汽压,气体物质不经过液体状态直接
转变成固体的结晶方式。
论的范畴,有如下主要分支: 晶体生长学 几何结晶学 晶体结构学 晶体化学 晶体物理学

第一章 晶体及结晶学

第一章 晶体及结晶学

(c)空间格子
相当点:是指质点种类相同,周围环境(分布种类相同和取向 相同的其他质点)也一样的几何点。
首先在晶体结构中找出相当点,再将相当点按照一定的 规律连接起来就形成了空间格子。 相当点(两个条件:1、性质相同,2、周围环境相同。)
空间格子与具体的晶体结构是什么关系?
可以认为具体的晶体结构是多套空间格子组成的,见图。
结晶学与 矿物学
课程简介:
结晶学:以晶体为研究对象,主要研究晶体的对称规 律。研究的是晶体的共同规律,不涉及到具体的晶体 种类。 特点:空间性、抽象性、逻辑性、共性。 与后续矿物学形成明显的对比: 矿物学:以矿物晶体为研究对象,主要研究各具体矿 物晶体的成分、物理性质、成因特点等。 特点:经验性、感性、具体性、归纳分类性、个性.

空间格子中不在同一行列上的任意三个结点就可以联结成
一个面网,即任意两个相交的行列就可以决定一个面网。

面网上单位面积内结点密度称为面网密度。 相互平行的面网,面网密度相同,面网间距(两相邻面网
空 间 格 子 中 的 面 网
间的垂直距)也必定相等;

互不平行的面网,面网密度
及面网间距一般不同。
β
越高,质点运动越强,动能也越大,不能用
内能
来比较内能的大小。)
势能(位能,取决于质点间的距离与排列。
势能越大,内能也越大。)
因为,晶体是具有格子构造的固体,其内部 质点是有规律排列的,这种规律的排列是质点间 的引力与斥力达到平衡的结果。所以,晶体具有
最小内能。
对比加热曲线:
温度 温度
熔点
晶体
非晶质体
本章涉及一些重要的基本概念, 这些概念在整个结晶学中都经常出现, 一定要牢固掌握。
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非均质体:中级晶族和低级 晶族宝石的光学性质随方向而 异称为非均质体。非均质体的 折射率值有多个。如红宝石、 橄揽石等。
光波进入非均质体宝石时, 除特殊方向外,一般分解成振 动方向互相垂直、传播速度不 等的两束偏振光。这一现象称 双折射。光波沿非均质体的特 殊方入射时不发生双折射,这 特殊方向为光轴方向。中级晶 族宝石只有一个光轴方向,称 为一轴晶;低级晶族宝石有两 个光轴方向,称为二轴晶。
子或离子)在三维空间作有规律的周期性重 复。空间格子是表示晶体内部构造的一种模 拟几何图像。 晶体具晶体结构,有晶面。晶形的充分 发育可导致其外部晶面规则的几何形态。
2.晶体的基本特征
(1)晶体具有格子构造,它们在三度空间作格子状的规 则排列(晶体的均一性)。
(2)晶体在自由生长状态下能自发地形成规则的多面体 形态(晶体的自范性或自限性)。
当两种介质一定时,n为一 常数,称为折射介质相对入 射介质的相对折射率。
1.双折射和单折射
观察现象
冰洲石下的绳子有两个像
双折射
玻璃下的绳子只有一个像
单折射
思考: 双折射、单折射产生的原因
要了解双折射、单折射产生的原因,必须先知道“均质体” 和“非均质体
2.均质体和非均质体
根据光学性质不同,将宝 石矿物分为均质体和非均质体。
知识应用
(1)常见均质体宝石有哪些?常见非 均质体宝石有哪些?
均质体宝石 钻石、石榴石、尖晶石、欧泊、萤石
非均质 体宝石
红宝石、蓝宝石、祖母绿、海蓝 一轴晶 宝石 电气石 水晶 锆石等 二轴晶 金绿宝石 橄榄石 黄玉 月光石
日光石 透辉石 堇青石等
知识应用
2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率>0.03), 放大观察双折射率高的宝石可见什么现象?对于双折 射率高的宝石,切磨时一般怎样定向?为什么?
正光性(Ne > No)
Ne
N o
Ne
No
3.光率体
二轴晶光率体为一个三轴不等的椭球体。 椭球体的三个主轴代表二轴晶宝石的三个 主要光学方向,称为光学主轴。三个主轴 的相应折射率值分别用Ng、Nm、Np表 示,其中Ng>Nm>Np。Ng-Nm大于 Nm-Np时为正光性,Ng-Nm小于NmNp时为负光性。双折率等于Ng-Np的绝 对值。
橄榄石、电气石、锆石、合成碳化硅的
双折率高,将这些宝石磨成刻面型,从
一定方向观察,可见底部刻面棱的重影,
这“一定方向”为垂直光轴方向(No或
Nm方向) ,因为垂直光轴方向的切面上
双折率最大,一轴晶宝石垂直光轴的切
面为Ne-No面;二轴晶宝石垂直光轴的
切面为Ng-Np面一。轴晶
二轴晶
合成碳化硅重影
垂 直
宝石的晶体结构,直接影响:
(1)宝石的特性
(2)宝石的耐用性
(3)宝石晶体的形态
这些特性对宝石的切磨、宝石的鉴定都有 很重要的作用。
不同晶体形态的宝石在加工切磨时,它的 切磨方法是不同的。也就是说,宝石切磨后, 既要美观,又要保持最大重量。而宝石的切磨 又与宝石的晶体结构密切相关。
三、晶体的外表特征
知识的应用
钻石常见晶形
(立方体、八面体)
绿柱石常见晶形 (六方柱)
知识的应用
电气石常见晶形 复三方柱
石榴石常见晶形 四角三八面体
知识的应用
黄 斜玉 方常 柱见
晶 形
尖晶石常见晶形
八面体
二、宝石矿物的晶体结构
用作宝石的矿物(宝石矿物),是由自然界中
的无机物组成的,它具有明显的化学结构特征,具
有一定的晶体结构。所有的物质,都是由一种或多
光轴方向入射: 自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
3.光率体
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。其具体作法是:设晶 体中心为坐标原点,将晶体不同方向 的折射率值投影在一个三维坐标系, 各投影点的轨迹构成该晶体的光率体。
3.光率体
均质体的光率 体是一个圆球体, 通过球体中心任 何方向的切面都 是圆切面,其半 径代表均质体宝 石的折射率值, 均质体宝石只有 一个折射率值。
NeNgBiblioteka 光轴方 No
Np



知识应用
光 轴 方 向
2.哪些非均质体宝石的双折射率高(双折率 >0.03),放大观察双折射率高的宝石可见 什么现象?对于双折射率高的宝石,切磨 时一般怎样定向?为什么?
切磨双折射率高的宝石时,应将其台面垂 垂直光轴方向,这样从台面观察宝石就不会看 到底部刻面棱重影,宝石就显得更清澈、透明。 因为垂直光轴的切面为圆切面(如下图),各方 向的折射率相等,光波垂直这种切面入射时, 不产生双折射。
第二节 光率体
教学内容: 一、均质体和非均质体 二、光率体
复习
i
n1(光蔬质)
n2(光密质) r
当光波从一种介质传到另一 种介质时,其传播速度和方 向会发生改变,这种现象叫折 射。光在入射介质中的传播 速度与折射介质中的传播速 度之比,等于入射角正弦与 折射角正弦之比。即
υ1/ υ2=sini/sinr=n =n2/n1
(3 )晶体的性质具有随方向而变化的异向性(晶体的各 向异性)。
(4)晶体具有外形和性质的对称性(晶体的对称性)。
(5)晶体具有最小内能和稳定性(晶体的稳定性)。
3.晶体的对称
对称要素:在研究对称时,为使物体作有规律重复而 凭借的一些几何元素(点、线、面)称之为对称要素。
(1)点:对称中心
(2)线:对称轴
小结
单折射—均质体(一个折射率)—等轴晶系
钻石 石榴石 尖晶石 欧泊 萤石
电气石、水晶、红宝石 锆石、方柱石 绿柱石、磷灰石
三方晶系 四方晶系 六方晶系
非光轴方向入 射产生双折射
非均质体
一轴晶
正光性 Ne>No
(2个主折射率) 负光性 Ne<No
二轴晶
正光性 Ng-Nm>Nm-
(3个主折射率) 负光性 Ng-Nm<Nm-
三斜晶系 单斜晶系
斜方晶系
日光石 透辉石、月光石 黄玉 金绿宝石 橄榄石
Q:参考教材上的资料 总结每个晶系都有哪些宝石品种。
4.单形和聚形
(1)单形:是由对称要素联系起来的一组晶面 的总和,同一单形的所有晶面都同形等大。
(2)聚形:两个或两个以上的单形所组成的晶 体称为聚形。这时的单形的形状变化较大,可 以假想把单形的晶面扩展,使其晶面相交后确 定单形名称。
单形概念
3.光率体
负光性(Ne < No)
一轴晶光率体是一个以直立轴为旋 转轴的椭球体,直立轴代表光轴方 向,该方向的折射率值为非常光的 折射率,用Ne表示。垂直光轴的圆 切面各方向的折射率值相等,为常 光的折射率,用No表示。No小于 Ne时为正光性,No大于Ne时为负 光性。双折率等于Ne-No的绝对值。
2.晶簇(Crystal aggregates):是由一组具 有共同基底的单晶呈簇状集合而成。
3.显晶质集合体(Crystalline aggregate): 按单体的结晶习性及集合方式的不同可分为粒状、 片状、板状、针状、柱状、棒状、放射状、纤维 状等集合体。
4.隐晶质集合体(Cryptocrystalline aggregate):晶体细小,只能在显微镜下才能 看到其晶体颗粒,称为隐晶质集合体。例如:玛 瑙、玉髓等。
(3)面:对称面
根据晶体对称的特点,将晶体划分为三个晶族、七个 独立的晶系。它们是晶体研究的基础,并对晶体的光学性 质和力学性质有着直接的影响。
晶体的对称分类
晶族名称 高级晶族 中级晶族
低级晶族
晶系名称 等轴晶系 六方晶系 三方晶系 四方晶系 斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系
对称特点 有四个三次轴 有一个六次轴 有一个三次轴 有一个四次轴 二次轴或对称面多于一个 二次轴或对称面不多于一个 无二次轴和对称面
各晶体模型的每一 晶面同形等大
共 同 且从单形的一个晶面, 特 通过对称型中全部对
称要素的作用,可将
征 其余晶面全部推导出来
单形是由同种晶面组成的一 组晶面的总和。从单形的一个 晶面,可以通过对称型中全部 对称要素的作用,将该单形全 部晶面推导出来
关于单形名称
常用单形的形状或晶面的形状和 多少来命名,如三方双锥、菱形 十二面体、八面体、四面体
自然光在非均质体中的传播
均质体、非均质体与晶系的关系及光在均质体和非 均质体中的传播特点
均质体—等轴晶系—单折射 (一个折射率)
自然光进自然光出 偏振光进偏振光出
一轴晶 (2个主折射率)
非均质体
三方晶系 四方晶系 六方晶系
二轴晶 (3个主折射率)
三斜晶系 单斜晶系 斜方晶系
非光轴方向入射产 生双折射分解成振 动方向互相垂直的 两束偏振光
第一章 宝石的结晶学和 晶体光学基础
教学内容: 一、晶体结构和形状 二、光率体
第一节 宝石的晶体结构和形状
教学内容: 一、晶体的基本特征 二、宝石矿物的晶体结构 三、晶体的外表特征
一、晶体的基本特征
1.什么是晶体 晶体(Crystal):凡具有格子构造的
固体,称为晶体。 晶体内部构造的最基本特征是质点(原
1.双晶(Twin crystal):双晶是两个以上的同种晶 体按一定的对称规律形成的规则连生,相邻两个个体 的相应的面、棱、角并非完全平行,但它们可借助对 称操作:反映、旋转或反伸,使两个个体彼此重合或 平行。
双晶有以下三种类型 (1)接触双晶:各单晶沿一个简单的平面(双晶面)
相接触。 (2)穿插双晶:两个单晶互生并相互穿插。 (3)聚片双晶:一系列薄层晶体的页片状接触双晶。

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