晶体光学4

4.3 干涉现象
• 相干波的条件：频率相同、振动 方向相同和周相差相等。当周相 差Δθ＝ 2nπ 时，干涉增强；当 Δθ＝ (2n＋1)π 时干涉减弱。其 中n=R/λ光程差
1.干涉条件 光波产生干涉的必要条件是： （1） 频率相同；（2）在同一平面内振动。 干涉结果取决于两偏光的位相差： 位相差为2nπ时（波长的整数倍）， 干涉增强；位相差为 （2n+1）π时 （半波长的奇数倍），干涉减弱
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2. 干涉结果
干涉结果可能是干涉增强， 也可能是减弱，主要取决 于两偏光K1’和K2’的位 P 相差(Δ θ )。 K1’和K2’的位相差是由 两个方面决定的：
A
K1 P K2
K1’ K1
K2 A K2’ d
（1）下偏光经矿片和上 偏光的两次分解产生了 1π 的位相差
特点：
• 当正交偏光间不放矿片时，视域全黑
• 当正交偏光间放入矿片时，则会因为矿物的性质和 切片方向的不同而显示出不同的光学现象
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正交偏光显微镜光学行程示意
west (left)
north (back)
south (front) east (right)
Black!! (“extinct”)
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4.4 干涉色及干涉色谱表
1.干涉色及成因
如果用白光（混合光）照射，则在同一光程差的情况下，有的色光会 干涉增强，而有的色光则干涉减弱，而显示出示被干涉抵消的部分色 光的混合色，即干涉色。
这是因为白光中七种 不同波长的单色光不 可能同时增强或减 弱，必然有一部分单 色光增强，而另一部 分单色光减弱。这 样，不同程度加强的 单色光波混合起来就 构成了与该光程差相 应的混合颜色。(见 左图)这就是干涉色
旋转物台 360度，可出现4 次消光
P
P
A
上偏光镜 A
矿片 P 下偏光镜
P
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4.3 干涉现象
如果光源为单色光波，则当光程差为光波半波长的偶数倍时，干 涉结果是二者相互抵消而变黑暗；而当光程差为光波半波长的奇 数倍时，干涉结果是二者相互叠加，其亮度增加一倍(见下图)
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想一想
几级绿？
几级绿？
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3.双折率的测定
在确定干涉色级序后，可结合薄片厚度用色谱表求双折率 也可以通过光程差（一个级序550mμ ，一个色序147m μ ） 公式R=d（n1-n2）求双折率
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4.消光类型及消光角
4. 消光类型 ： 消光类型是指非均质矿片处于消光位时， 其解理、双晶缝、晶体轮廓等与目镜十字丝的 关系。可分以下三种： 平行消光：矿片消光时，其解理缝、双晶缝、 晶体轮廓与目镜十字丝之一平行 对称消光：矿片消光时，目镜十字丝为两组解 理或两个晶面迹线夹角的平分线 斜消光：矿片消光时，其解理缝、双晶缝、晶 体轮廓与目镜十字丝斜交 矿物的光性方位（晶系）和切片方向决定 消光类型
Ng Z Z Ng’ Nm Y
Np’ Nm Y
X ∥（001） Z
Y=Nm X Np
Ng
Np
X
以角闪石为例
∥（100）
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A
K1，
正交偏光镜下，当非 均质体矿片的椭圆半 径与上下偏光斜交时： （1）下偏光经过矿 片时分解为K1和K2 两束偏光 （2） K1和K2在达到 上偏光镜时，以K1’ 和K2’分量通过上偏 光
K2，
A K1 P P K2
P
P
（3） K1’和K2’在同 一平面AA内振动， 且来自同一光源，具 相同的频率，可产生 干涉。
石英楔法：将矿片放至十字丝中心45度位置，并使其与石英
试板异名半径平行，缓慢插入石英楔使矿片消色，再在缓慢拨出 石英楔的同时，观察矿片表面的干涉色变化，如出现n次紫红色， 则矿片干涉色级序为n+1级
石膏试板法：大部分矿物可能过其与石膏试板的同名半径平
行和异名半径平行时干涉色的变化来确定干涉色级序。如图
45°位
非45°位
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4.干涉色色谱表
是表示干涉色级序、光程差、双折率与薄片厚度之间关系 的图表，当知道R=d(n1-n2)中的任意两项时，可求第三项
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4.5 补色法则及补色器
1.补色法则
在正交偏 光镜间，两个非均质体的任意切片在45度位置重叠时， 光通过两矿片后光程差的增减法则。 R=R1+R2 R=R1-R2或 R2 - R1 Np2
Light vibrating in many planes and with many wavelengths
Light and colors reach eye!
How does this work??
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4.2 矿片的消光现象及消光位
消光现象：
矿片在正交偏光镜 下变黑暗的现象， 称消光现象 均质体矿物任意切 片、非均质体矿物 垂直光轴的切片， 在转动物台360度时， 始终处于消光状态， 称全消光
Ng2
Ng1
Ng1
同名半径平行，光程差增加，干 涉色级序升高
异名半径平行，光程差减小，干 涉色级序降低
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2.常用补色器
石膏试板：光程差550 mu，一级紫红，可使 矿片干涉色增高（同名 半径平行）或降低一个 级序 云母试板：光程差147 mu，可使矿片干涉色 增高（同名半径平行） 或降低一个色序 石英楔：光程差为01680 mu，可使矿片干 涉色连续增高（同名半 径平行）或连续降低。
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矿片干涉结果的明亮程度除取决于光程差外，还与透出上偏镜两种偏光的振 幅大小有关，其振幅越大亮度就越强。而这两种偏光的振幅大小则取决于矿 片上光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向之间的夹角。当它们之间的夹 角为45度时，振幅最大，矿片最明亮。这时的矿片位置称45度位。(见下图)
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4.6 正交偏光镜下主要光学性质的观测
1.非均质体矿片光率体椭圆半径方向和名称测定
石膏试板
A P A P
A 45° P Np’ A
A
Ng’ P
A 90° P A
A
将矿片放到 转动物台45度， 由试板孔插入试 十字丝中心，转 使矿片干涉色最 板，判断矿片干涉色 动物台致消光位， 亮，此时两半径 升（同名轴平行）降 此时两半径分别 分别与上下偏光 （异名轴平行），从 与上下偏光平行 成45度斜交 而确定轴名
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3.影响干涉色级序高低的原因
光程差R=d(n1-n2)是决定干涉色级序的原因 其中n1-n2是矿片的双折率，因此矿物的切片方向是影 干涉色级序的原因之一，由于同种矿物不同的切面双折率 可由最大（∥OP切面）变化到0（⊥OA）切面，因此只 有最大双折率才有鉴定矿物的意义。 d是矿片的厚度，薄片的标准厚度为0.03mm(此时石英 的最大干涉色为一级黄白)，鉴定薄片时要注意薄片是否 切制成了标准厚度。 矿物本身的最大双折率的大小。
R
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白光干涉效果
单 色 光 干 涉 效 果
λ=700 λ=620 λ=560
λ=515
λ=470 λ=410 石英楔
R=d(n1-n2)=0.009d
1120 1680
R=0
560
在正交偏光镜下白光通过非均质体矿片后发生干涉而显示 出来的颜色称为干涉色
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R=R1+R2
同名半 径平行
Ng1
R=R1-R2 或R2 - R1
异名半 径平行
Ng1
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4.6 正交偏光镜下主要光学性质的观测 1.非均质体矿片光率体椭圆半径方向和名称测定 2.干涉色级序的观察和测定 3.双折率的测定 4.消光类型及消光角测定 5.延性符号的测定 6.双晶的观察
2.干涉色级序及各级序的特征
第一级序
第二级序
第三级序
第四级序
随着光程差由小到大的变化，石英楔将显示出不同的干涉色。而不管 其它干涉色如何变化，紫红色干涉色总是具有规律地以560mu的等间距重 复出现，由于其对光程差增减的反应敏感，又称为灵视色。 以紫红色为界，可将干涉色划分为与光程差相对应的4个级序。各级 序内部色调之间的一次明显变化，称为一个色序 当光程差很大时，将出现各色光波混杂的干涉现象，形成高级白干 涉—具珍珠晕彩的亮白色，如方解石因双折率很大，可现高级白干涉色。
（2） K1和K2在经过矿片 时因折射率不同，产生的 位相差： R/λ ×2 π 。 R=d(N1-N2)，称光程差
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总相位差
Δθ=R/λ×2 π+ π 由该式可看出：
R=2n λ/2 (半波长的偶 数倍)时， Δθ=(2n+1) π
两偏光正好存在180度 的位相差，干涉减弱 R=（2n+1）λ/2 (半波 长的奇数倍)时， Δθ=2nπ R=2n λ/2
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中级晶族： 光性方位：？ 消光类型：大多数切面平行消光
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斜方晶系：
•光性方位：？ • 消光类型：大多数切面平 行消光，只有同时斜切三个 主轴的切面可能出现斜消光
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单斜晶系： 光性方位：？ 消光类型：不同切面有不同的消光类型
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4.4 干涉色及干涉色谱表
1.干涉色及成因
在正交偏光装置下，光通过非均质体矿片时会产生干涉。 如果使用单色光作光源，在上下偏光之间缓慢插光程差为0—2000mμ 的石英楔，由于光程差的变化，就会出现明暗相间的颜色变化，不同 波长光波的明暗条带的间距不同。