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正交镜间晶体光学性质课件
某一定光程差，只可能相当或接近于部分单色光半波长
的偶数倍，使该部分单色光抵消或减弱；同时该光程差又 可能相当或接近于另一部分单色光半波长的奇数倍，使另 一部分单色光不同程度加强。
不同程度加强的单色光混合，构成与该光程差相应的混
合颜色，它是白光通过正交镜间矿片后，经过干涉作用形 成的，故称为干涉色。
干涉色不是矿物本身的颜色，与单偏光镜下矿片显示的
正交镜间晶体光学性质课件
17
⑴如果光源为单色光时，在正交镜间45°位置插入 石英楔，视域内将逐渐出现明暗相间的干涉条带。
正交镜间晶体光学性质课件
18
明暗条带间距取决于单色光的波长。红光的波 长最长，其明暗条带间距也最大，紫光的干涉条 带间距则最小。
正交镜间晶体光学性质课件
19
⑵若光源为白光时，除R＝0外，任何一光程差都 不可能同时等于各个单色光半波长的偶数倍，所以 不可能使七种单色光同时抵消而出现黑带。
具体表现为干涉色级序降低（比原 来干涉色级序高的矿片降低，不一定 比原来干涉色级序低的矿片降低）。 若R1＝R2，则R＝0，此时矿片消色 而变黑暗。
正交镜间晶体光学性质课件
36
补色法则的应用：
在两个晶体切片中，如果有一矿片的光率体椭 圆半径名称及光程差为已知，当它们在正交镜间 45°位置重叠时，观察干涉色级序的升降变化，根 据补色法则可以确定另一个矿片的光率体椭圆半径 名称及光程差。
正交镜间所呈现干涉色的互补色。
例如R为550nm时，在正交镜间呈现一级紫红干涉色， 而在平行偏光镜间则呈现黄绿色干涉色。
❖薄片鉴定中，平行偏光镜间的观察较少。一般可用于区 分一级灰白与高级白干涉色。正交镜间的一级灰在平行 偏光镜间则变为暗橙红色，而高级白仍为白色。
的偶数倍，使该部分单色光抵消或减弱；同时该光程差又 可能相当或接近于另一部分单色光半波长的奇数倍，使另 一部分单色光不同程度加强。
不同程度加强的单色光混合，构成与该光程差相应的混
合颜色，它是白光通过正交镜间矿片后，经过干涉作用形 成的，故称为干涉色。
干涉色不是矿物本身的颜色，与单偏光镜下矿片显示的
正交镜间晶体光学性质课件
17
⑴如果光源为单色光时，在正交镜间45°位置插入 石英楔，视域内将逐渐出现明暗相间的干涉条带。
正交镜间晶体光学性质课件
18
明暗条带间距取决于单色光的波长。红光的波 长最长，其明暗条带间距也最大，紫光的干涉条 带间距则最小。
正交镜间晶体光学性质课件
19
⑵若光源为白光时，除R＝0外，任何一光程差都 不可能同时等于各个单色光半波长的偶数倍，所以 不可能使七种单色光同时抵消而出现黑带。
具体表现为干涉色级序降低（比原 来干涉色级序高的矿片降低，不一定 比原来干涉色级序低的矿片降低）。 若R1＝R2，则R＝0，此时矿片消色 而变黑暗。
正交镜间晶体光学性质课件
36
补色法则的应用：
在两个晶体切片中，如果有一矿片的光率体椭 圆半径名称及光程差为已知，当它们在正交镜间 45°位置重叠时，观察干涉色级序的升降变化，根 据补色法则可以确定另一个矿片的光率体椭圆半径 名称及光程差。
正交镜间所呈现干涉色的互补色。
例如R为550nm时，在正交镜间呈现一级紫红干涉色， 而在平行偏光镜间则呈现黄绿色干涉色。
❖薄片鉴定中，平行偏光镜间的观察较少。一般可用于区 分一级灰白与高级白干涉色。正交镜间的一级灰在平行 偏光镜间则变为暗橙红色，而高级白仍为白色。
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。
§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。
晶体光学基础理论
成绩评定
1．实验课，实验报告 20％
2．未知鉴定
20％
3．闭卷考试
60％
第一讲 晶体光学基础知识
晶体光学主要是研究可见光通过透明矿物晶体时的一些光学现 象及其变化规律，由于不同的晶体其光学性质不同（光学各向 异性），从而可以通过 其不同的光学特征鉴定矿物
本讲主要内容
●光学基本知识 ●光率体 ●光性方位 ●色散
二轴晶光率体正光性：Bxa = Ng ( Bxo = Np ) 光轴角 2 V < 90度 二轴晶光率体负光性：Bxo = Ng ( Bxa = Ng ) 光轴角 2 V > 90度
偏光显微镜技术
二轴晶光率体的切面类型
A. 垂直OA的切面 B. 平行OAP的切面 C. 垂直Bxa的切面（＋） D.垂直Bxa的切面（－） E. 垂直Bxo的切面（＋） F. 垂直Bxo的切面（－） G.任意斜交切面 H.垂直OAP的斜交切面
A:一轴晶正光性矿物的光性方位，B：一轴晶负光性矿物的光性方位
偏光显微镜技术
●低级晶族矿物的光性方位
斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系
A: 斜方晶系矿物的光性方位 B：单斜晶系矿物的光性方位 C：三斜晶系矿物的光性方位
ห้องสมุดไป่ตู้
第四节 色散
在物理学中，色散是指白光（复色光）通过透明物质 后分解为单色光而形成红、橙、黄、绿、蓝、青、紫 连续光谱的现象。 ●白光是由多种色光组成。 ●透明物质对不同波长光波的折射率是不同的。
晶体光学 &
光性矿物学
主讲：
绪论
一、晶体光学
是研究可见光通过透明矿物晶体 所发生的折射、偏振、干涉、吸收,、 色散等一系列光学现象的基础学科； 是介绍用偏光显微镜在岩石薄片中测 定透明矿物光学性质的基本原理和基 本方法的应用学科
材料研究方法--晶体光学基础
二轴晶光率体
光性：正负取决于Bxa是Ng 还是Np Bxa = Ng （+） Bxa = Np （-） Bxa究竟是Ng还是Np取决于Ng、Nm、Np相 对大小
tgV = Nm − N p N g − Nm
（+）
tgV =
N g − Nm Nm − N p
(-)
二轴晶光率体
一轴晶光率体是二轴晶光率体2V=0时的 特殊情况。 物理量的渐变导致晶体光学性质发生质 变的过程。
画有黑点的纸分别放在玻璃和冰洲石下，垂直往下看： 玻璃：1个点；转动玻璃，点的位置不动。 冰洲石：2点（点的距离与冰洲石厚度有关）；转动冰 洲石，1点不动，1点随之转动。
光性均质体
等轴晶系的晶体和非晶体的光学性质在各 方向相同，称为光性均质体，简称均质体。 光波在均质体中传播时： ① 传播速度不因振动方向而发生变化。 ② 折射率值只有一个。 ③ 光波射入均质体中，其固有性质不变。
光的折射(refraction) 光的折射
折射介质对入射介质的相对折射率N 。 把真空作为入射介质，任何介质对真空 的折射率称为绝对折射率，简称折射率。 光线在介质中的传播速度与介质的折射 率成反比。 N值的大小反映介质对光波折射的本领。 折射率色散：同一介质的N因光波的波长 而异。对于同一介质，波长与N成反比。
一轴晶光率体
一轴晶是属于中级晶族各晶系的晶体， 宏观对称的共同特点是只有一根高次轴。 水平结晶轴单位相等，水平方向上光学 性质相同。光线沿高次轴方向和垂直于 高次轴的方向入射，所显示的光学性质 不同。 o光与e光⊥振动，o光⊥光轴振动， e光在入射光与光轴组成的平面内振动
一轴晶光率体（石英、方解石） 一轴晶光率体（石英、方解石）
自然光与偏振光
晶体光学
k
2 x0
k
2 y0
k
2 z0
0（2.3-5）
1 n2
1
xr
1 n2
1
yr
1 n2
1
zr
单轴晶体中 的传播规律
九．波矢菲涅耳方程的解
定义三个主折射率
nx xr , ny yr , nz zr
对于单轴晶体
z
ko kzo
oθ
kyo
y
xr yr nx ny no
0n2k0
k0
E
（2.2-13）
利用 A BC B AC C A B 上式写成
D 0n2 E k0 k0 E
（2.2-14）
菲涅耳方程
将基本方程 D 0n2 E k0 k0 E 写成分量形式
光 在 晶 体 中 的 传 播 规 律
晶体中 E和 D 的关系
由（2.2-4）式可以得到
k H D
D
1
H k
（2.2-12）
将（2.2-3）代入（2.2-12）当中得到 k E 0 H
D
1
0
2
k
Ek
no2 n22
cos2 Ey
Ex 0
n22 sin
cosEz
0
n22 sin
cosE y
ne2
第五章晶体光学基础
2020/3/7
5.5 光率体
5.5.2 一轴晶光率体
(1)形态——旋转椭球体，旋
Ne
转轴为光轴（晶体的c轴），
并且有正负之分。
特点：旋转轴为长轴， Ne＞No，一轴晶正 光性光率体，相应矿 物为一轴晶正光性矿 物。
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O No
No
5.5 光率体
5.5.2 一轴晶光率体
（2）举例： a、石英:
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5.5 光率体
5.5.3 二轴晶光率体
(3) 二轴晶光率体分析
a.二根光轴的位置：
在⊥NgNp主轴面上,通 过Nm在光率体的一侧 可作一系列椭圆切面,一 半径是Nm,另一半径连 续变化于Ng与Np之间, 当该半径等于Nm时,即 为一圆切面;同理,另一 侧也存在一个圆切面。 圆切面的法线即为光轴 方向。
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5.6 光性方位
光性方位—光率体的主轴与晶体结晶轴之间的关系称为~。
1 、一轴晶光率体的 光性方位 一轴晶（三方、四方、 六方）光率体为旋转 椭球体， 其旋转轴（光轴）与 晶体的 c轴（高次对称 轴）一致，光率体中 心与晶体中心重合。
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5.6 光性方位
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5.5 光率体
5.5.3 二轴晶光率体
b.光轴面和光轴角 光轴面——包含二根光轴的平 面（与NgNp主轴面一致，以 AP 表示）。⊥AP方向称为光 学法线（即Nm方向）。 光轴角——二根光轴之间的夹 角（锐角以2V表示，钝角以2E 表示）。锐角的平分线称为锐 角等分线，以Bxa表示； 钝角的平分线称为钝角等分线， 以Bxo表示。
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5.5 光率体
光学晶体晶体生长部分整理课件
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杂质、溶液中氢离子浓度(pH值)、温度、过饱和 度和介质运动等．
光学晶体晶体生长部分整理课件
1 杂质
通常把与结晶物质无关的少量外来物质称为杂质．广义的 杂质还应该包括溶剂本身，从这个意义上来说，杂质是不能 消除的(其含量有时甚至是很大的)，因为它本身就是外介质．
3. 不足 （1）需要高压； （2）需要优质籽晶； （3）过程不可视。
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（5）凝胶法
1. 原理 通过反应物在凝胶中扩散、反
应，进行晶体生长。
2. 体系 凝胶－反应物。
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（a） 试管单扩散系统（b）为U形管双扩散系统
图5.6 凝胶法育晶装置 光学晶体晶体生长部分整理课件
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2. 晶芽 1）对于初次培育一种新的晶体：
>室温5~10oC 饱和溶液
放入5~10cm 培养皿中
室温7~8h，用 镊子取出晶体
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2）大晶体上切取籽晶：
点状切型：各向生长速率相当，生长登轴晶体。 杆状切型：长度方向生长慢的晶体。 片状切型：
一般情况下，籽晶应在生长慢的方向上有较大尺 寸。
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4 晶体研究的发展趋势
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晶体光学
（指NeNo，Ne’No或者NoNo）
宝石 N2
N1
三、 光 的 色 散 Dispersion
白光被分解成组成它 的光谱色（红、橙、 黄、绿、青、蓝、紫 ）的现象称为色散。 通常用430.8nm的蓝光 和686.7nm的红光分别 测同一（宝石）的折 射率，二者之差值即 为该晶体的色散度。 宝石色散的清楚程度 取决于色散度和颜色 深浅。对无色宝石色 散增加了宝石的内在 美，如钻石的火彩。
（3）三斜晶系 对称特点： α≠β ≠ γ ≠90°
习题：
1、设某均质体矿物的折射率为1.50,试问在该矿物中光的传播 速度为多少？ 2、在空气中,波长为530nm的绿光射入晶体后,速度变慢,这是否 意味着该光的波长变短?如果变短,是否意味着光波的色调由 绿向蓝青紫变化?试回答并说明
3、石英是一轴晶正光性矿物，已知其△Nmax＝0.009，试问： 1)具有最大双折射率的切面是什么切面？ （指NeNo，Ne’No或者NoNo） 2)在该切面上测得其慢光的折射率为1.553，则快光的折射率是多少？ 3)在什么切面上测得的折射率只有一个？
负光性
No
二轴晶光率体
1、基本形态
对于低级晶族矿物，由于其a≠b≠c，相应地其三个结 晶轴方向都有所差别，在光学性质上，表现在具有三 个不同大小的折射率； 如镁橄榄石（斜方晶系）在X、Y、Z三个方向上的折 射率分别为1.715，1.651和1.680，根据其大小次序，分 别用Ng、Nm和Np（Ng>Nm>Ng）表示三个折射率， 称为主折射率。 三个主折射率的方向相互垂直，构成了低级晶族矿物折 射率的三个光学主轴，故其光率体为一个三轴椭球体。
合成碳硅石
橄榄石
§2 光率体
光率体 是表示光波在晶体中传播时,光波振动方向与 相应折射率值之间关系的光学立体图形。
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3）折射率椭球的作用
当已知 D 矢量的方向，可求出对应的折射率 n。 由 D 的方向余弦（ lx ,ly ,lz ），由于 r D ，故 r
的方向余弦也是（ lx ,ly ,lz ），r 的长度等于 n
于是： x rlx nlx, y rly nly , z rlz nlz
代入式（6－41）得： n ( lx2
给出了晶体中 D 矢量方向与介电常数 关系的椭球模型。
在主轴坐标系中有
x2 y2 z2 1
x /0 y /0 z /0
（6－39）
由于菲涅耳生活在 19 世纪初，光的电磁理论尚未问世， 当时认为光的速度与媒质的弹性模量有关。因此该椭球 称为弹性模量椭球或惯性椭球。
1876 年 光 的 电 磁 理 论 建 立 之 后 ， 利 用
1 和n= c 的关系，上述固体弹性理论的椭
0
0
球模型就自然的转化为电磁理论的介电常数椭球，或折 射率椭球模型。在主轴坐标系中，是正椭球，表示为：
x2 nx2
y2 ny2
z2 nz 2
1
（6－41）
上述模型可利用光的电磁理论中的能量定律加以证明。
晶体主轴系中的折射率椭球
折射率椭球的物理意义
6.2.1晶体的光学各向异性及其描述
1、物质方程
由方解石的双折射看出，晶体对不同 D 方向的光波呈现 不同的折射率。因而是光学各向异性媒质，这种光学各 向异性来源于晶体原子结构的各向异性。晶体是由带电 粒子组成的（如原子，分子，晶胞）。每个带电粒子正 负电荷中心不重合，形成电偶极子。由于各电偶极子定 向排列，产生了极化（用电极化强度 p 表示）。因而对 不同 D 的电磁场能区别对待，产生不同的光学性质。
ly2
《晶体光学基础》课件
4. 光在晶体中的传播
固体
非晶质体（均质体）
晶体
均质体
非均质体
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一个。
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。
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。
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。
固体
非晶质体（均质体）
晶体
均质体
非均质体
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一个。
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。
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。
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。
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场交替产生而传播。
故光波具有电磁波的一般特性：
横波—光波的振动方向与传播方向垂直 偏振性—光波仅沿一个方向振动的性质
可见光的波长范围及波长与颜色的关系
Байду номын сангаас《晶体光学》P2图1-2
自然光和偏振光的振动特点
自然光—在垂直光波传播方向的平面内的任何方向上都有等幅 的光振动；
偏振光—在垂直光波传播方向的平面内，只有一个固定方向上 的光振动。
关于晶体定向时晶轴的安置和轴单位、轴角的表示
晶体定向：
《结晶学》中为表达晶面或 晶棱在晶体中的方位而选择的坐 标系统。（故为结晶学方向）
晶轴：晶体构造中的行列方向； 轴角：尽可能等于90° 轴单位：晶轴方向上行列结点
间距，应尽可能使其相等。
《结晶学》P85图6-2
在高级晶族晶体中
（1）发生单折射； （2）基本不改变入射光波
透射偏光下几种矿物的部分鉴定特征
矿物 名称
方镁石
石英 刚玉 方解石
莫来石
表 1－1 矿物在显微镜下所呈现的部分光性
晶系
颜色与晶形
解理
突起
最高干涉色 轴 性
光性 正负
球粒状集合体或 （晶形规则 等轴 呈四边形、六边 时 ） 解 理 高正突起
形。无色透明（随 完 全
含铁量呈黄、褐色）
三方 粒 状 ， 无 色 透 六方 明
《晶体光学》P8图1-9
几个重要的基本概念（1）
➢ 光学各向同性： 晶体的折射率不随光波振动方向不同而异的性质。
➢ 光性均质体： 具有光学各向同性的晶体。如：等轴晶系矿物和非晶态矿 物。
➢ 光学各向异性： 晶体的折射率随光波振动方向不同而异的性质。
➢ 光性非均质体： 具有光学各向异性的晶体。如：中级晶族和低级晶族矿物.
透射偏光下，可以对材料薄片中的显微组成和结构进行观察分析，但对 无机非金属材料（以透明矿物为主）而言，更主要的是对材料薄片中的组成 相进行光性鉴定。
（2）反射— 光线投射到材料光片表面并反射回到物镜成像
反射偏光下，同样可以对材料光片中的显微组成和结构进行观察分析， 并且由于光片制备较薄片简单、材料结构不易在光片制备过程中遭受破坏， 因此，在不要求矿物光性鉴定的情况下，材料的光学显微分析多采用反射偏 光分析方法。
是偶极子的感应振动使光在晶体中继续传播。
结果与规律
结果—光的传播方向（折射 ）和速度发生改变；晶体则产生 各种光学性质，包括折射率。
规律—折射定律；即光在晶体中的传播方向或速度与晶体折射 率之间存在着定量的联系。
光的折射
《晶体光学》P5图1-5
折射定律
N sini Vi sinr Vr
式中：N 折射率； i 入射角； r 折射角； V 光的传播速度
的振动特征。
即：入射光为自然光时，射 入晶体后，在光波振动平面的 各个振动方向上仍有等幅光振 动；为偏振光时，则仍为沿原 方向振动的偏振光，仅仅是传 播方向和速度发生了改变。
《晶体光学》P7图1-7
在中、低级晶族晶体中 （1）一般将发生双折射， 分解成振动方向互相垂直、 传播速度不同的两种偏光； （2）沿特殊方向入射，只 发生单折射，且基本不改 变入射光波的振动特征。
1 透射偏光显微分析
由于鉴别矿物是光学显微分析的基础，因此在透射偏光显微分析中我们 主要学习有关矿物光性鉴定的理论和方法——《晶体光学》。
《晶体光学》是研究可见光通过透明晶体所产生的 各种光学现象及其规律，同时阐述在偏光显微镜下研 究鉴定透明矿物的基本方法和原理的一门科学。
不同的晶体其光学性质是不完全相同的，所以可以根据其在偏光显微镜 下呈现的光性特征将它们识别出来，这就是矿物的光性鉴定，如：宝石鉴定。 对应的，关于不透明矿物光性鉴定的理论是《不透明矿物的晶体光学》。
几个重要的基本概念（2）
➢ 光轴：非均质体中光波沿其入射不发生双折射的方向，用OA表示。 ➢ 一轴晶：其中只有一根OA的晶体。（中级晶族晶体属此类） ➢ 二轴晶：其中有两根OA的晶体。（低级晶族晶体属此类） ➢ 常光：
光波射入一轴晶发生双折射分解的两束偏光中，传播速度（晶体折射率）不 随振动方向不同而改变的那束偏光，以符号“o”表示。
➢ 非常光：相对于常光的另一束偏光，以符号“e”表示。 ➢ 双折率：双折射产生的两偏光对应折射率之差：N2－N1
轴角
高级晶族 等轴晶系 a=b=c
===90
中级晶族
三方晶系 四方晶系 六方晶系
a=bc
==90； =120 ===90
==90； =120
低级晶族
斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系
abc
===90 ==90； 90
90
矿物举例
方镁石，尖晶石
－石英，方解石，白云石 菱镁矿，刚玉
锆英石，金红石 －石英
红柱石，鳞石英 叶蜡石，蛇纹石 硅灰石，蓝晶石
无
低正突起
三方
板、柱状，无 色透明
高正突起
三方
无色粒状集合 两组解理 闪突起显
体
极完全
著
无
一级黄白 一级黄白
高级白
等轴晶 无
一轴晶 （+） 一轴晶 （-） 一轴晶 （-）
无色透明，纵
斜方 切 面 柱 状 、 横
无
切面近正方
一级黄
二轴晶 （+）
1.1 晶体光学基础
1.1.1 光的本性 可见光是一种电磁波，由变化的电场和磁
《晶体光学》P3图1-3
➢ 自然光可以通过反射、折射、双折射或选择吸收作用转变成 偏光。
➢ 所利用的光学部件可以是偏光片和偏光镜。
➢ 偏光显微镜就是在光源之后加上一个偏光片/镜，将入射的自 然光（阳光或灯光）改变成偏振光的。
1.1.2 光在晶体中的传播
现象与本质
现象—光发生传播方向的改变，即折射； 本质—晶体中的原子或离子受电磁波扰动而极化成偶极子，正
光学显微分析
利用偏光显微镜对材料的显微组成和结构进行的分 析。
显微组成：材料中各组成相的种类和数量 显微结构：组成相的形态、大小及分布
孔隙的形态、大小及分布
在电子显微镜被广泛应用之前，光学显微分析是最常用的材
料组成与结构的分析方法，常被称为岩相分析。
光学显微分析方法可分为透射偏光和反射偏光两种。
（1）透射— 光源发出的光线穿过材料薄片到达物镜成像。
➢ N被称为第二介质对第一介质的相对折射率； ➢ 若入射介质为真空（或空气），N称为折射介质的绝对折射
率，简称折射率； ➢ 介质的折射率最终取决于其组成和微观结构(内部质点的种
类及其在空间的排列方式)。
光在晶体中的传播规律：与晶体的结构对称程度有关。
晶族
表 1－5 晶 体 的 晶 格 常 数
晶系
轴单位
故光波具有电磁波的一般特性：
横波—光波的振动方向与传播方向垂直 偏振性—光波仅沿一个方向振动的性质
可见光的波长范围及波长与颜色的关系
Байду номын сангаас《晶体光学》P2图1-2
自然光和偏振光的振动特点
自然光—在垂直光波传播方向的平面内的任何方向上都有等幅 的光振动；
偏振光—在垂直光波传播方向的平面内，只有一个固定方向上 的光振动。
关于晶体定向时晶轴的安置和轴单位、轴角的表示
晶体定向：
《结晶学》中为表达晶面或 晶棱在晶体中的方位而选择的坐 标系统。（故为结晶学方向）
晶轴：晶体构造中的行列方向； 轴角：尽可能等于90° 轴单位：晶轴方向上行列结点
间距，应尽可能使其相等。
《结晶学》P85图6-2
在高级晶族晶体中
（1）发生单折射； （2）基本不改变入射光波
透射偏光下几种矿物的部分鉴定特征
矿物 名称
方镁石
石英 刚玉 方解石
莫来石
表 1－1 矿物在显微镜下所呈现的部分光性
晶系
颜色与晶形
解理
突起
最高干涉色 轴 性
光性 正负
球粒状集合体或 （晶形规则 等轴 呈四边形、六边 时 ） 解 理 高正突起
形。无色透明（随 完 全
含铁量呈黄、褐色）
三方 粒 状 ， 无 色 透 六方 明
《晶体光学》P8图1-9
几个重要的基本概念（1）
➢ 光学各向同性： 晶体的折射率不随光波振动方向不同而异的性质。
➢ 光性均质体： 具有光学各向同性的晶体。如：等轴晶系矿物和非晶态矿 物。
➢ 光学各向异性： 晶体的折射率随光波振动方向不同而异的性质。
➢ 光性非均质体： 具有光学各向异性的晶体。如：中级晶族和低级晶族矿物.
透射偏光下，可以对材料薄片中的显微组成和结构进行观察分析，但对 无机非金属材料（以透明矿物为主）而言，更主要的是对材料薄片中的组成 相进行光性鉴定。
（2）反射— 光线投射到材料光片表面并反射回到物镜成像
反射偏光下，同样可以对材料光片中的显微组成和结构进行观察分析， 并且由于光片制备较薄片简单、材料结构不易在光片制备过程中遭受破坏， 因此，在不要求矿物光性鉴定的情况下，材料的光学显微分析多采用反射偏 光分析方法。
是偶极子的感应振动使光在晶体中继续传播。
结果与规律
结果—光的传播方向（折射 ）和速度发生改变；晶体则产生 各种光学性质，包括折射率。
规律—折射定律；即光在晶体中的传播方向或速度与晶体折射 率之间存在着定量的联系。
光的折射
《晶体光学》P5图1-5
折射定律
N sini Vi sinr Vr
式中：N 折射率； i 入射角； r 折射角； V 光的传播速度
的振动特征。
即：入射光为自然光时，射 入晶体后，在光波振动平面的 各个振动方向上仍有等幅光振 动；为偏振光时，则仍为沿原 方向振动的偏振光，仅仅是传 播方向和速度发生了改变。
《晶体光学》P7图1-7
在中、低级晶族晶体中 （1）一般将发生双折射， 分解成振动方向互相垂直、 传播速度不同的两种偏光； （2）沿特殊方向入射，只 发生单折射，且基本不改 变入射光波的振动特征。
1 透射偏光显微分析
由于鉴别矿物是光学显微分析的基础，因此在透射偏光显微分析中我们 主要学习有关矿物光性鉴定的理论和方法——《晶体光学》。
《晶体光学》是研究可见光通过透明晶体所产生的 各种光学现象及其规律，同时阐述在偏光显微镜下研 究鉴定透明矿物的基本方法和原理的一门科学。
不同的晶体其光学性质是不完全相同的，所以可以根据其在偏光显微镜 下呈现的光性特征将它们识别出来，这就是矿物的光性鉴定，如：宝石鉴定。 对应的，关于不透明矿物光性鉴定的理论是《不透明矿物的晶体光学》。
几个重要的基本概念（2）
➢ 光轴：非均质体中光波沿其入射不发生双折射的方向，用OA表示。 ➢ 一轴晶：其中只有一根OA的晶体。（中级晶族晶体属此类） ➢ 二轴晶：其中有两根OA的晶体。（低级晶族晶体属此类） ➢ 常光：
光波射入一轴晶发生双折射分解的两束偏光中，传播速度（晶体折射率）不 随振动方向不同而改变的那束偏光，以符号“o”表示。
➢ 非常光：相对于常光的另一束偏光，以符号“e”表示。 ➢ 双折率：双折射产生的两偏光对应折射率之差：N2－N1
轴角
高级晶族 等轴晶系 a=b=c
===90
中级晶族
三方晶系 四方晶系 六方晶系
a=bc
==90； =120 ===90
==90； =120
低级晶族
斜方晶系 单斜晶系 三斜晶系
abc
===90 ==90； 90
90
矿物举例
方镁石，尖晶石
－石英，方解石，白云石 菱镁矿，刚玉
锆英石，金红石 －石英
红柱石，鳞石英 叶蜡石，蛇纹石 硅灰石，蓝晶石
无
低正突起
三方
板、柱状，无 色透明
高正突起
三方
无色粒状集合 两组解理 闪突起显
体
极完全
著
无
一级黄白 一级黄白
高级白
等轴晶 无
一轴晶 （+） 一轴晶 （-） 一轴晶 （-）
无色透明，纵
斜方 切 面 柱 状 、 横
无
切面近正方
一级黄
二轴晶 （+）
1.1 晶体光学基础
1.1.1 光的本性 可见光是一种电磁波，由变化的电场和磁
《晶体光学》P3图1-3
➢ 自然光可以通过反射、折射、双折射或选择吸收作用转变成 偏光。
➢ 所利用的光学部件可以是偏光片和偏光镜。
➢ 偏光显微镜就是在光源之后加上一个偏光片/镜，将入射的自 然光（阳光或灯光）改变成偏振光的。
1.1.2 光在晶体中的传播
现象与本质
现象—光发生传播方向的改变，即折射； 本质—晶体中的原子或离子受电磁波扰动而极化成偶极子，正
光学显微分析
利用偏光显微镜对材料的显微组成和结构进行的分 析。
显微组成：材料中各组成相的种类和数量 显微结构：组成相的形态、大小及分布
孔隙的形态、大小及分布
在电子显微镜被广泛应用之前，光学显微分析是最常用的材
料组成与结构的分析方法，常被称为岩相分析。
光学显微分析方法可分为透射偏光和反射偏光两种。
（1）透射— 光源发出的光线穿过材料薄片到达物镜成像。
➢ N被称为第二介质对第一介质的相对折射率； ➢ 若入射介质为真空（或空气），N称为折射介质的绝对折射
率，简称折射率； ➢ 介质的折射率最终取决于其组成和微观结构(内部质点的种
类及其在空间的排列方式)。
光在晶体中的传播规律：与晶体的结构对称程度有关。
晶族
表 1－5 晶 体 的 晶 格 常 数
晶系
轴单位