矿物岩石学04第2章晶体光学基础第4节正交光
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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。
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。
《造岩矿物学》第四章 晶体光学基础
2 存在两个光轴
• 二轴晶光率体是一个三轴不 等的椭球体，通过Nm轴在光 率体的一侧（Ng轴与Np轴之 间），可以连续作一系列椭 圆切面。这些切面的半径之 一始终是Nm轴，另一半径递 变于Ng与Np之间。在它们中 间总可找到一个半径相当于 Nm的圆切面。在光率体的另 一侧，同样可截出另一圆切 面。光波垂直这两个圆切面 入射时，不发生双折射，因 而这两个方向是光轴方向， 以符号“OA”表示。通过光 率体中心，只能截出两个圆 切面，即只有两个光轴，故 称二轴晶。
双折射形成的两支偏光的折射率值的差值，称双 折射率（重折率、重屈折率），用Bi表示。 实际测得方解石的No为1.658，方解石非常光折 光率最小值Ne为1.486，因此方解石的重折率为
Bi＝1.658-1.486=0.172
光轴
71
e光 o光
方解石
自然界物质的光性特征及光性分类
非晶质物质（如玻璃、琥珀）
e光 o光
三、晶体的光轴
当光沿四方晶系、三方晶系和 六方晶系的Z轴（高次轴）方向入射 时不发生双折射，也不改变入射光 波的振动性质。在非均质体中这种 不发生双折射的特殊方向称光轴。 中级晶族的矿物，这种光轴方 向仅有一个，故统称为一轴晶。 低级晶族的矿物，这种光轴方 向有两个，故统称二轴晶。
四、常光与非常光
第一节 自然光和偏光
自然光的特点 光波在垂直于 光波传播方向 的平面内做任 意方向的振动 其振动面均匀 对称瞬息万变 各个振动方向 的振幅是相同
第一节 自然光和偏光
光 分 为 自 然 光 和 偏 光
第二节 光的折射和全反射
• 光的折射和折射率 • 光的全反射
一 光的折射和折射率
绝对折光率?相对折光率?源自偏光显微镜－鉴定矿物的重要工具
第四章正交偏光
二、光程与光程差
光程：折光率值与偏光通过的几何路程的积叫光程。 K1的折光率值用N1表示，则光程是N1d，K2的光程是 N2d，d表示薄片厚度即几何路程。 光程差：用R表示： R=（N1d-N2d）= d（N1-N2）
K2 K1 R
R= v0（t1-t2） =v0（d/v1-d/v2） =d（v0/v1-v0/v2）
降低
p
慢
升高
注意： ①要根据45°位时干涉色选用适当的试板。 ②要在特定方向的切片上进行，一轴晶在平行光轴 切面上测Ne、No，二轴晶在任意两个主轴面上可测 定Ng、Nm、Np。
二、干涉色级序观察与测定
1.边缘色带法（楔形边法） 红色带计数，（n+1)法 2.石英楔法 异名半径平行 缓慢插 入石英楔子至矿片消色 缓慢抽出石英楔子，记下 经过红色的次数 n，则干 涉色为 n+1 级。例如原干 涉色为蓝色，经过一次红， 则干涉色为二级蓝。
则总光程差为R=|R1-R2|
R2
①R＜R1，R＜R2
Np1
Ng1
②R＞R1，R＜R2
R1
③R＜R1，R＞R2
异各轴半径平行干涉色级序降低
补色法则：两矿片在正交偏光镜间45°位重叠 时，当光率体椭圆半径同各半径平行时， R=R1+R2，干涉色级序升高，当异各半径平行 时，R=R1-R2，干涉色级序降低（比原来干涉 色级序高的降低，比原来干涉色级序低的不 一定降低）。
三级黄
2. 云母试板
产生147nm的光程差，一级灰 白干涉色，升降一个色序。 云母试板适用于鉴定一、二、 三级干涉色， 不适于鉴定四级以上干涉色。
二级橙黄 异名轴平行 同名轴平行 800 nm 653 nm 947 nm
《矿物岩石学》课程笔记
《矿物岩石学》课程笔记第一章：绪论第一节概念一、矿物岩石学的定义矿物岩石学是地球科学的一个重要分支，它涉及对地球物质的研究，特别是对构成地壳的矿物和岩石的组成、结构、性质、成因以及它们在地质历史中的演化过程的研究。
二、矿物的基本概念1. 矿物的定义：矿物是自然界中具有一定化学成分和晶体结构的均匀固体。
2. 矿物的特征：包括颜色、硬度、光泽、解理、比重等。
三、岩石的基本概念1. 岩石的定义：岩石是由一种或多种矿物组成的自然集合体。
2. 岩石的分类：根据成因，岩石可分为三大类——岩浆岩、沉积岩和变质岩。
第二节矿物岩石学的研究方法一、宏观研究方法1. 地质调查：通过野外实地考察，收集岩石和矿物的露头信息，进行地质填图和剖面测量。
2. 遥感技术：利用卫星或航空摄影获取地球表面的图像，分析岩石和矿物的分布特征。
3. 地球物理勘探：通过重力、磁法、电法等方法探测地下岩石和矿物的分布情况。
二、微观研究方法1. 显微镜观察：使用光学显微镜和电子显微镜观察矿物的形态、结构等特征。
2. X射线衍射分析：通过X射线衍射技术确定矿物的晶体结构。
3. 化学分析：采用原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱等方法分析矿物的化学成分。
4. 同位素分析：利用质谱仪等设备测定矿物的同位素组成，以研究矿物的来源和形成时代。
第三节矿物岩石学的发展简史一、古代矿物岩石学1. 古希腊和古罗马时期：人们对矿物和岩石有了初步的认识，如泰勒斯的水成论和普林尼的《自然史》。
2. 我国古代：古籍如《山海经》和《本草纲目》记载了丰富的矿物岩石知识。
二、近代矿物岩石学1. 17世纪：显微镜的发明使矿物学进入微观领域，矿物学家开始研究矿物的内部结构。
2. 18世纪：矿物分类学得到发展，如德国矿物学家亚伯拉罕·维尔纳提出的矿物分类体系。
3. 19世纪：地质学三大理论的建立，为矿物岩石学的发展提供了理论基础。
三、现代矿物岩石学1. 20世纪：矿物岩石学各分支学科的形成，如矿物物理学、岩石学、地球化学等。
《矿物岩石学》[教材]
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《矿物岩石学》综合复习资料答案第一章结晶学基础一、名词解释1、晶体：具有格子构造的固体。
2、科塞尔理论：在理想的情况下，晶体的生长将是长完了一个行列再长相邻的另一个行列，长满了一层面网再长另一层新的面网，晶体（最外层面网）是平行向外推移的,这就是科塞尔理论。
3、布拉维法则：在晶体生长过程中，面网密度的小的晶面将逐渐缩小以至消失，面网密度大的晶面则相对增大成为实际晶面，因此，实际晶体往往倍面网密度大的晶面所包围，称之为布拉维法则。
二、填空1、空间格子的要素包括结点、行列、面网、平行六面体。
2、格子构造决定了晶体和非晶体的本质区别，因而晶体具有一些共同性质：自限性均一性和异向性、对称性、一定的熔点、最小内能和稳定性。
3、晶体的形成过程就是由一种相态转变成晶质固相的过程，其形成方式主要有由气相转变为晶体、由液相转变为晶体、由固相转变为晶体。
第二章晶体的几何特征及表征一、名词解释1、单形：由同形等大的晶面组成的晶体。
2、双晶：是指同种晶体的规则连生，相邻的两个单晶体间互成镜像关系，或其中一个单晶体旋转1800后与另一个重合或平行。
二、填空1、晶体的对称要素有L1 、 L2 、L3、L4、Li4、L6、Li6、P、C。
某晶体存在以下对称要素：C、6L2、4L3、9P、3L4，该晶体的对称型为3L44L36L29PC，属于高级晶族,等轴晶系。
2、双晶的形成方式主要有生长双晶、转变双晶、机械双晶。
三、问答题1、三个晶族、七个晶系的划分原则是什么？答：依据晶体的对称型可将晶体分为32个晶类，进而根据高次对称轴的有无和高次轴的数量，将32个晶类划分为高级、中级和低级三个晶族。
再根据晶族中各晶类的对称要素特点，把三个晶族划分为7个晶系。
低级晶族的对称特点是没有高次对称轴，这里包括三斜、单斜和斜方三个晶系。
中级晶族的对称特点是有一个高次对称轴，按高次轴的轴次划分为三方、四方和六方三个晶系。
高级晶族以具多个高次对称轴为其对称特点，晶系名称是等轴晶系。
《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。
岩相学知识点
一、晶体光学基础1. 光性均质体：等轴晶系矿物及非晶质体物质的光学性质各个方向相同，称为光性均质体。
2. 光性非均质体：中级晶族和低级晶族的矿物，其光学性质随方向而异，称为光性非均质体。
3. 中级晶族只有一个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族有两个光轴方向，称为二轴晶。
4. 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值之间关系的一种光性指示体。
5. 如何构成光率体？设想自晶体的中心起，沿光波在晶体中的振动方向，按比例截取相应的折射率值，每一个振动方向都可作一个线段，把各个端点连接起来便构成该晶体的光率体。
6. 一轴晶光率体是一个以Z轴为旋转轴的旋转椭球体。
而且有正、负之分：当Ne>No时为正光性；当Ne<No时，为负光性垂直光轴的切面:为圆切面，半径＝No，双折射率等于零。
平行光轴的切面:为椭圆切面，其两个半径为No和Ne。
有最大的双折射率值，Ne-No斜交光轴的切面：为椭圆切面，两个半径为No和Ne Ne’-No第三章单偏光系统下晶体的光学性质1. 单偏光下观察的内容包括三个方面：矿物的外表特征，如形态、解理等。
与矿物对透射光波吸收有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收性等。
与矿物折射率有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线、色散效应等。
2.解理夹角：只有同时垂直两组解理的切面上，才是两组解理的真正的夹角。
3.解理：解理是指矿物受力后，沿一定结晶方向裂开形成的光滑平面的性质。
4.解里夹角的测定：(1)两组解理缝最细最清楚：当解理缝平行目镜十字纵丝时，微微升降镜筒，改变焦点平面，解理缝不左右对称，按此原则选择适当的切面，至于视域中心。
(2)使一组解理缝平行目镜十字丝竖丝，在物台上读数为a。
(3)旋转物台使另一组解理缝平行竖丝，在物台上读数为b，两次读数之差即为所测之夹角。
5.多色性与吸收性：由于光波在晶体中的振动方向不同，而使矿片颜色变化的现象称为多色性，颜色深浅变化的现象称为吸收性。
第4章 正交偏光下的晶体光学性质
Optical Crystallograpgy
第四章 正交偏光下的 晶体光学性质
正交偏光镜下观察的光学性质
在正交偏光镜装臵下，可以观 察矿物的晶体光学性质包 括: 单 偏 光
1）消光、消光位
2）矿物的干涉色, 测定矿物干 涉色的级序 3) 补色法则的应用 4) 光率体切面半径方向和名 称测定 5) 消光类型和消光角的测定 6) 矿物延性测定等。
如何判断具体某个矿物切面的干涉色级序呢？ 感觉？经验？准确的方法？
让我们看一下干涉色在实际薄片中是如何表现的:
pl ol pl
pl 如果同种矿物的每一颗看上去都不 同，那么我们又如何知道、如何鉴 ol pl ol 定??
ol
pl
ol
ol
pl
注意同种矿物有着不同的干涉色 – why??
同种矿物的不同颗粒有着不同的定向
干涉现象分析：过上偏光后的偏光汇聚
透过AA后的2束偏光K1′与 K2′特征为: 1) K1′与K2′是由同一种偏光 经过2次分解而形成的, 因此其频率相同 2) K1′与K2′光程差固定 3) K1′与K2′在同一平面内振 动(//AA) 因此, K1′与K2′是相干波,会发生干涉现象,并且取决于光程 差R
干涉现象分析：过上偏光镜时的再分解
-->上偏光镜— >k1'(//AA) + k1"(//PP) + k2'(//AA) + k2"(//PP) -->k1'(//AA) + k2'(//AA) 结论：k1' (//AA)+k2' (//AA) 两种偏光能通过上偏光镜 干涉现象发生的前提：四 次消光切面不处于消光位 的时侯， 即光率体椭圆的 半径与PP、AA斜交！
第四章正交偏光
当矿片光率体椭圆半径和石英楔子椭圆半径 同名平行时，慢慢推入石英楔子，光程差逐渐增 大,干涉色级序逐渐升高。当异名半径平行时， 矿片干涉色逐渐降低，二者光程差相等时，矿片 消色, 变黑暗。
§ 6. 正交偏光镜间主要光学性质的观察与测 定 一、光率体椭圆半径方向和名称的测定
p p p p p p p 慢
4. 设橄榄石晶体薄片厚度0.03mm，Ng=1.689, Nm=1.670, Np=1.654，其垂直Bxa切面和垂直Bxo 切面上能见到什么样的干涉色（光程差）？平 行光轴面的切面又具有什么样的干涉色（光程 差）？ 5. 普通辉石（单斜晶系α=γ=90 º，β= 87º） Ng=1.723, Np=1.698, Nm=1.703, //(010)面切片 在正交镜下可见到最高干涉色为二级黄（880 nm），首先使晶体的解理//十字丝竖丝，然后 晶体顺时针转50°而达到消光，从消光位再顺 时针转45°，插入石膏试板（长边//Np）即可见 三级黄色。问a. 在正交镜下从消光位逆时针旋 转45°，然后插入1/4λ试板则有何干涉色？b. 写出它的光性方位。
则总光程差为R=|R1-R2|
R2
①R＜R1，R＜R2
Np1
Ng1
②R＞R1，R＜R2
R1
③R＜R1，R＞R2
异各轴半径平行干涉色级序降低
补色法则：两矿片在正交偏光镜间45°位重叠 时，当光率体椭圆半径同各半径平行时， R=R1+R2，干涉色级序升高，当异各半径平行 时，R=R1-R2，干涉色级序降低（比原来干涉 色级序高的降低，比原来干涉色级序低的不 一定降低）。
㈡各级序干涉色的特征 1、各级序的光程差值是约550nm左右，每个色序 光程差约为147 nm。 2、一、二、三级干涉色均为紫红色为顶，称为灵 视色。 3、第一级序无蓝、绿色，而有暗灰和灰白色。 4、第二级色调鲜艳较纯，色带间界线较清楚。 5、第三级干涉色尽管也是兰、绿、黄、橙、红， 但色调相对较浅。 6、第四级干涉色色调更浅，颜色混杂不纯。
宝玉石的矿物岩石学基础
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
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。
矿物岩石学-主要内容
以粒状、斑状结构为特 粒状、斑状结构为特 碎屑、 变晶、变余、 以碎屑、泥质及生物碎 以变晶、变余、压碎结 还可以是隐晶质 隐晶质、 征，还可以是隐晶质、 屑结构为其特征 为其特征 屑结构为其特征 构为其特征 玻璃质结构 流纹、 具流纹、气孔及块状构 造 多以侵入体出现， 多以侵入体出现，少数 侵入体出现 喷出岩呈不规则状 不规则状产出 喷出岩呈不规则状产出 多具层理构造 多具层理构造 多具片理构造 多具片理构造
P161 • 硫酸盐
– 重晶石 – 石膏
• 其它
– 白钨矿 – 磷灰石
概述
氧化物类
刚玉 赤铁矿 金红石 锡石 软锰矿 α-石英 β-石英 蛋白石 磁铁矿 铬铁矿
氢氧化物类
铝土矿 褐铁矿 硬锰矿
概述
• 萤石 • 石盐
概述
• 简单硫化物 – 方铅矿 – 闪锌矿 – 辰砂 – 黄铜矿 – 辉锑矿 – 雌黄 – 雄黄 – 辉钼矿
岩类 特征
岩浆岩
均为原生矿物， 均为原生矿物，其成分 原生矿物 复杂，但较稳定， 复杂，但较稳定，常见 的有：石英、长石、 的有：石英、长石、角 闪石、辉石、 闪石、辉石、橄榄石和 黑云母等。 黑云母等。
沉积岩
变质岩
矿 物 成 分 结构 构造 产状 分布
次生矿物占相当数量， 次生矿物占相当数量， 除具有原岩的矿物成分 占相当数量 矿物成分简单 简单， 尚有典型的变质矿 矿物成分简单，但一般 外，尚有典型的变质矿 多不固定，常见的有： 如石榴子石、 多不固定，常见的有： 物，如石榴子石、透辉 石英、 正长石、 白云母、 矽线石、蓝晶石、 石英、 正长石、 白云母、 石、矽线石、蓝晶石、 方解石、白云石、 十字石、红柱石、 方解石、白云石、高岭 十字石、红柱石、阳起 石、 绿泥石和海绿石等。 绿泥石和海绿石等。 石、符山石等。 符山石等。
晶体矿物的光学性质一概述
三、颜色及多色性 （一）颜色 薄片中矿物的颜色比手标本上的淡。
矿物按颜色划分为如下类型：
（1）浅色矿物：如石英、长石等； （2）暗色矿物：如黑云母、角闪石等。
无色透明 有颜色
（二）多色性及吸收性
单偏光下在不同方向上观察矿物呈现不同颜色的现象称 为矿物的多色性，颜色深浅的变化称吸收性。
这种现象是非均质体矿物的各向异性在颜色上的反 映，是非均质体不同方向对光波的选择性吸收及吸收 强度不同造成的，因为非均质矿片在不同方向的折光 率值是不同的（除垂直光轴切面）。
一、晶体矿物的形态
横切面
纵切面
二、解理及解理夹角的测定
（一）解理 1、解理的概念 矿物的解理面在薄片中表现为平行的细缝，称解理缝或解理纹。
2、解理的等级 根据解理缝的特征可将解理发育的 完善程度大略划分三个等级： （1）极完全解理：解理缝细、密、长，而且往往贯通整个晶体。 （2）完全解理：解理缝之间的间距较宽，一般不完全连续。 （3）不完全解理：解理不发育，像裂纹。有时仅见解理缝痕迹。
1、一轴晶矿物 有两个主要颜色，分别与Ne、No相当。
如电气石： 多色性公式为：No=深蓝色、Ne=浅紫色。 吸收公式为：No＞Ne
选哪个切面观察及测定多色性公式？ ‖OA的切面
2、二轴晶矿物
有三个主要的颜色：分别与Ng、Nm、Np相当
选定矿物的几个定向切面，测得三个光学主轴上的颜色？ 一个是平行光轴面的切面；另一个最好是垂直光轴的切面。 如角闪石多色性公式为：Ng=深绿色，Nm=黄绿色，Np= 浅黄色。吸收公式为Ng＞Nm＞Np，为正吸收；
第五章 晶体矿物的光学性质
第一节 单偏光镜下晶体光学性质
一、晶体矿物的形态 二、解理及解理夹角的测定 三、颜色及多色性 四、矿物的边缘、贝克线、糙面及突起
晶体光学与造岩矿物学
二、均质体光率体
1. 均质体包括高级晶族的等轴晶系矿物 (a=b=c, α=β=γ=90° )及非晶质物 质。
2. 光率体特征: 形状——圆球体 各个方向折射率值唯一 ——N 任何方向切面——都是圆切面，其半径为 折射率值N
NB sin i=NA sin r
若i = ? , r=90
NB sin ? =NA sin 90 = NA
所以：
sin ? ＝ NA ／NB
N 若A为空气， A =1.0003
sin ? ＝ 1 ／NB
i = ? , r=90 i> ?, 全反射
则任何一个已经N的物质,均可以求出?
例如：宝石加工， 金刚石 ?＝24°20' P7－10 自己阅读
向外传播的。 十九世纪末，人们终于认识到：光既有波动性又
有粒子性，即光的 波粒二象性 。
第一节 光的性质
1. 光是电磁波.
有关参数和公式: v = 3?105 km/s (每秒30万公里)
e=m ·c2
v = ·f 或 f = v / f——Hz，每秒振动次数, 单位 s-1
——波长, 单位nm
波长单位通常用纳米(nm)或埃(? ) ，常用长度单位的换算关系为： 1 m (米) =103 mm (毫米) =106 μm (微米) =109 nm (纳米) =1010? ( 埃)
非常光e —extraordinary,平行C轴与传播方向 构成的平面, 且振动方向不同,速度和N不 同————折射率为Ne
两种偏光的折射率值之差，称为双折射率。 如冰洲石测得折射率为No=1.658, Ne=1.486，
两种折射率值之差为0.172，此值即为冰洲 石的双折率值。
4. 光性与晶族的关系
矿物岩石学04第2章晶体光学基础第4节正交光
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2．观测干涉色级序
①楔形边法（或色圈法）
②石英楔子或贝瑞克补色器法 （消色法？补色器法？）
A 转动载物台，使待测晶体处 于消光位；B 转动载物台45度， 使待测晶体处于45度位； C 插 入并推进或转动补色器至消色 （若不消色，则先在“B”的基 础上将载物台转动90度后，再 进行此操作）； D 移走薄片， 确定补色器的干涉色级序，此 即为待测晶体的干涉色级序。
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2．干涉现象的成因
光的两次分解 ： 第一次分解，产生快光
和慢光，两支光之间形成 光程差R；
第二次分解，快、慢光 之平行于上偏光振动方向 的分矢量发生干涉。
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四、 干涉色及干涉色色谱表
1．干涉色
1）什么是干涉色
白光经过正交偏光镜间 的晶体切片后，经干涉作 用形成的色调称为干涉色。
*45度位：晶体颗粒自消光 位起转动45度后所处的位 置。
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2）如何实现同名或异名 半径重合
将载物台上的矿物晶体 置于45度位；从偏光显微 镜试板孔位置插入另一光 率体椭圆切面长短半径方 向已知的晶体切片变化
总光程差增大或减小的直接标志是干涉
色级序的升降变化（见下页）。
*消色：两个光性非均质体不垂直于光轴的 切片上、下重叠时，若光率体椭圆切面的 异名半径互相平行且光程差相等，则总光 程差为零、视阈黑暗，称为～。
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3.观测内容
干涉图：锥形偏光中不同方 向的各支偏光经过光性非均质 体晶体切片到达上偏光镜后， 分别产生消光和干涉效应而形 成的整体图像。
“干涉图”的用途：轴性 （一轴晶或二轴晶）；光性 （正光性或负光性）；光轴角 （2V角）大小；切片方位（平 行光轴或光轴面、垂直光轴等 等）。
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一、正交偏光系统的组成、 光路特点及观测内容 1．组成
使用下偏光镜 + 物镜+上 偏光镜 + 目镜等，不使用聚 （锥）光镜、勃氏镜等。
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2．光路特点 由光源发出的自然光经过下偏光镜后变成沿一个方向振
动的偏振光。该偏振光： ①经过光性均质体的任意方向切面时，不改变振动方向、
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*课堂讨论
• 1.晶体的晶体光学性质与晶体的基本性质之间有何关系？ 举例说明。
• 2.同一个薄片中，同一种矿物晶体的不同颗粒，是否可能 呈现不同的干涉色？同一个薄片中，不同种矿物的晶体颗 粒，是否可能呈现相同的干涉色？
• 3.干涉色色谱表的用途仅限于在光程差和薄片厚度已知的 情况下求取晶体的双折射率值吗?
继续向上传播，无法穿过上偏光镜，视阈黑暗；
②经过光性非均质体垂直光轴的切面时，不改变振动方 向、继续向上传播，无法穿过上偏光镜，视阈黑暗；
③经过光性非均质体不垂直光轴的切面，但其振动方向 平行于光性非均质体光率体椭圆切面长、短半径方向时， 不改变振动方向、继续向上传播，无法穿过上偏光镜，视 阈黑暗。
处于45度位时，晶体颗 粒干涉色最明亮。
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2）干涉色级序及各级序干涉色的特征
（1）干涉色级序
按照快、慢光之间的光程差大小对干涉色进行的排序称 为干涉色级序（见下页）。包括：
第一级序（光程差0nm – 550nm）由暗灰、灰白、黄、 橙、
（紫）红等依序组成； 第二级序（光程差550nm-1100nm）由蓝、绿、黄、橙、
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插入云母试板前、后橄榄石晶粒范围内的干涉色
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插入石膏试板前、后正长石晶粒范围内的干涉色
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2．补色器
1）什么是补色器
～是指光率体椭圆切面长、 短半径方向和光程差已知的晶 体切片。
2）常用的补色器类型
常用的补色器有石膏试板（R 约为530nm）、云母试板(R约 为147nm)、石英楔子(R变化幅 度较大)等。
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五、 补色法则及补色器 1．补色法则 1）什么是补色法则
两个光性非均质体不垂直于光轴的 切片上、下重叠且光率体椭圆切面 的长、短半径互相平行时，光波通 过这两个切片后，总光程差的增减 法则称为～。
*补色法则可简述为：同名半径互相平 行（或重合）时，总光程差等于二 者光程差之和，即R = R1 + R2； 异名半径互相平行（或重合）时， 总光程差等于二者光程差之差的绝 对值，即 R = |R1 - R2|。
（紫）红等依序组成； 第三级序（光程差1100nm-1650nm）由蓝、绿、黄、橙、
（紫）红等依序组成； 第四、五、六等级序 ……高级白
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（2）各级序干涉色的特征 第一级序:有暗灰、灰白色，无蓝、绿色；
第二级序：色调浓而且纯，蓝色尤为鲜艳；
第三级序：色调比第二级序浅，绿为翠绿；
**根据一个薄片中某种矿物的所有晶体颗粒是否呈现全消 光现象，可区别光性均质体和光性非均质体。
2．消光位
光性非均质体不垂直光轴的切面在正交偏光镜下呈现消光 状态时所处的位置称为消光位。
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三、 干涉现象
1．什么是干涉现象
正交偏光镜下，光性 非均质体呈现各种彩 色色调的现象称为干 涉现象。
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六、正交偏光镜下主要晶体光学性 质的观测方法
1. 1. 测定光性非均质体切面 上光率体椭圆切面长短半径方
向和名称（定轴名）
2. 测定过程分三步：
①将待测晶体颗粒置于视阈中心，并 转动载物台使其处于消光位；
②转动载物台，使待测晶体颗粒处于 45度位；
③从试板孔插入试板，根据干涉色级 序变化情况确定光率体椭圆切面 的长、短半径方向。
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2．干涉现象的成因
光的两次分解 ： 第一次分解，产生快光
和慢光，两支光之间形成 光程差R；
第二次分解，快、慢光 之平行于上偏光振动方向 的分矢量发生干涉。
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四、 干涉色及干涉色色谱表
1．干涉色
1）什么是干涉色
白光经过正交偏光镜间 的晶体切片后，经干涉作 用形成的色调称为干涉色。
*45度位：晶体颗粒自消光 位起转动45度后所处的位 置。
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④ 经过光性非均质体不垂直
光轴的切面，其振动方向 不平行于光性非均质体光 率体椭圆切面长、短半径 方向时，发生双折射，分 解形成两支振动方向互相 垂直的偏振光，它们平行 于上偏光振动方向的分矢 量穿过上偏光镜并发生干 涉。
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3．观测内容
1）消光
消光类别、消光类型、 （最大）消光角、双晶等。
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2）如何实现同名或异名 半径重合
将载物台上的矿物晶体 置于45度位；从偏光显微 镜试板孔位置插入另一光 率体椭圆切面长短半径方 向已知的晶体切片。
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3）如何判断总光程差变化
总光程差增大或减小的直接标志是干涉
色级序的升降变化（见下页）。
*消色：两个光性非均质体不垂直于光轴的 切片上、下重叠时，若光率体椭圆切面的 异名半径互相平行且光程差相等，则总光 程差为零、视阈黑暗，称为～。
2）干涉
干涉色级序、干涉色色谱 表、最高干涉色、（最大） 双折射率、晶体延性及延 性符号、消色、双晶等。
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二、 消光现象及消光位 1.消光现象 1）什么是消光 晶体颗粒在正交偏光镜 下变黑暗的现象称为消光。
消光的原因在于没有光 线透过上偏光镜（到达观 测者的眼中）。
榴辉岩 单偏光（右上）正交光（右下）
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2）全消光和四次消光（消光类别？）
①全消光：在转动载物台一周的过程中，矿物晶体颗粒始 终处于消光状态的消光现象。
光性均质体（包括树胶）任意方向的切面和光性非均质 体垂直光轴的切面呈现全消光现象。
②四次消光：在转动载物台一周的过程中，矿物晶体颗粒 出现四次消光的的消光现象。
光性非均质体不垂直光轴的切面呈现四次消光现象。
第四及更高级序：色调浅而不纯，各色序之间的界 线越来越不清晰；
高级白：类似珍珠表面的亮白色。
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2．干涉色色谱表
1）什么是干涉色色谱表
反映晶体干涉色级序、 双折射率及切片厚度之间 关系的图表称为干涉色色 谱表。
2）用途
在光程差、晶体切片厚 度和双折射率三者之间， 若知其中的某两者，应用 次表，即可求得第三者。