晶体光学与矿物学
晶体光学与造岩矿物学
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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
第一章晶体光学基础
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§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。
《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案0目录
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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。
《晶体光学及光性矿物学》课程教学大纲
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《晶体光学及光性矿物学》课程教学大纲课程编码:612006课程名称:晶体光学及光性矿物学课程英文名称:Crystal Optics and Optical Mineralogy开课学期:2学时/学分:48(其中实验学时34学时)/3课程类别:学科基础课开课专业:地质学、资源勘查工程、地理科学、应用地球化学选用教材:倪志耀. 晶体光学. 北京:地质出版社,2011主要参考书:1. 李德惠. 晶体光学. 北京:地质出版社,19842. 陈芸箐. 晶体光学原理. 北京:地质出版社,19873. 孟庆丽. 光性矿物学简明教程. 北京:地质出版社,19954. 北京大学地质学系岩石教研室. 光性矿物学. 北京:地质出版社,19795. 康维国,梁万通,刘雅琴. 晶体光学. 长春:东北师范大学出版社,19936. 常丽华,陈曼云,金巍,李世超,于介江. 透明矿物薄片鉴定简明手册. 北京:地质出版社,2006.一、课程简介晶体光学及光性矿物学是地质学、资源勘查工程、地理科学、应用地球化学专业的一门学科基础课。
它是利用偏光显微镜来研究可见光下透明矿物所产生的光学现象及基础原理的一门科学,主要内容包括光在晶体中传播特性、光率体、光性方位等晶体光学基础知识,偏光显微镜的构成和使用方法,单偏光系统、正交偏光系统和锥光系统下所产生的光学现象及成因,以及最常见的主要造岩矿物的鉴定特征。
通过本课程的学习,学生将了解偏光显微镜的基本构成及其使用方法,掌握使用偏光显微镜系统研究、鉴定透明矿物的基本原理和基本方法,学会利用工具书鉴定常见的造岩矿物. 该课程的学习将为后续岩石学等学科基础课的学习及科研工作打下坚实的基础。
Introduction to the courseCrystal Optics and Optical Mineralogy is a specialized core course for Geology, Resource Exploration, Geography Science Specialty, and related. Optical phenomenon and underlying principle of transparent minerals under visible light were investigated by means of polarized microscope. The content of this course include the spread characteristics of light (beam) through crystal, and indicatrix, optical orientation and related basic knowledge, composition and application of polarized-light microscopy, optical characteristics of transparent minerals appeared in the systems of monopolarizer, crossed polarizer and conoscope and their genesis, and the determinative characteristics of most common rock-forming minerals. Having followed this course, students should understand basic composition and the application of polarized-light microscopy, hold the fundamentals and method for identification of transparent minerals by use of polarized-light microscopy, and learn identifying common transparent minerals by the reference books. It may lay a solid foundation for the study of the following courses such as Petrology and so forth, as well asscientific research.二、课程性质、目的与任务晶体光学及光性矿物学是一门学科基础必修课,它是在学生掌握了地球科学概论、结晶学及矿物学这两门相关知识的基础上进行的教学。
晶体光学及光性矿物学复习资料
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晶体光学及光性矿物学复习资料晶体光学1、晶体光学:晶体光学是研究光在单晶体中传播及其伴⽣现象的分⽀学科2、光性矿物学:⽤透射偏光显微镜研究透明矿物的光学性质的学科。
矿物学的⼀个分⽀。
内容包括晶体光学3、两者关系:包含与被包含关系4、折射定律:折射线在⼊射线与法线组成的平⾯内;折射线和⼊射线分别位于法线两侧;两介质⼀定时,⼊射⾓的正弦与折射⾓的正弦之⽐为⼀常数N,N称为折射介质2相对折射介质1的相对折射率,即N=sini/sinr=N2/N1。
5、相对折射率:光在两种不同介质中速度的⽐值叫做相对折射率。
6、光性均质体简称均质体,其光学性质不随⽅向发⽣变化,为各向同性的介质。
7、光性⾮均质体简称⾮均质体,各个⽅向的光学性质不同。
8、⼀轴晶光率体:垂直切⾯类型光率体切⾯为圆,其半径等于No,光波垂直这种切⾯⼊射(平⾏光轴⼊射)时,不发⽣双折射,其折射率等于No N= 0,⼀轴晶只有⼀个这样的圆切⾯。
平⾏切⾯类型光率体切⾯形状为椭圆光波垂直此切⾯⼊射,发⽣双折射,分解成两种偏光,其振动⽅向必然平⾏椭圆切⾯的长短半径,相应地折射率为两个主折射率Ne和No,双折率N=|Ne-No|,是⼀轴晶矿物的最⼤双折率。
斜交切⾯为椭圆形光波垂直于此切⾯⼊射, 即斜交光轴⼊射,会发⽣双折射分解成两种偏光,其振动⽅向分别平⾏椭圆切⾯的长短半径,相应的折射率分别为No和Ne’,且总有⼀个为No双折率,N=|Ne’-No| < |Ne-No| 正晶时,短半径为No;负晶时,长半径为No9、⼆轴晶光率体主要切⾯特征①垂直光轴切⾯为圆切⾯,半径等于Nm,光波垂直这种切⾯⼊射时,不发⽣双折射。
折射率为Nm。
②平⾏光轴⾯切⾯椭圆切⾯,半径分别等于Ng与Np,光波垂直这种切⾯⼊射时,发⽣双折射,双折射率等于椭圆半径之差,Ng-Np是⼆轴晶矿物最⼤双折率。
③其它切⾯椭圆切⾯,发⽣双折射,长、短半径不同。
10、光性⽅位:光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系就是光性⽅位,表⽰光率体的主轴N;Ne和No,或者Ng、Nm、Np与晶体的结晶轴a、b、c之间的关系。
晶体光学与矿物学
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习题二一、名词解释偏光,双折射,双折射率,光率体,光性方位,多色性,消光,干涉色,补色法则,光学主轴,光轴,一轴晶,二轴晶二、回答下列问题1、研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光?2、矿物折射率的大小与哪些因素有关?3、光在均质体和非均质体矿物中的传播有何异同?4、试从形态、主轴(主折射率)、光轴、主要切面、光性等方面,对比一轴晶与二轴晶光率体的特征。
5、绘出下列切面,并标出轴名(主折射率)及双折射率的相对大小(以正光性为例)。
哪种切面双折射率最大?∥Ap、⊥Ap的斜交切面、⊥OA (1)、⊥OA (2)、⊥Bxa、∥A、斜交A 6、写出下列切面的轴性、光性、切面方向和双折射率大小。
geN7、何谓光性方位?单斜晶系矿物的光性方位有何特点?举例说明之。
8、使用偏光显微镜的操作步骤及应注意事项。
9、如何校正中心?10、单偏光镜装置有何特点?在单偏光镜下可研究矿物晶体的哪些光学性质?11、何谓多色性、吸收性?写出黑云母及角闪石的多色性及吸收性公式。
12、试描述下列矿物的形态、解理组数及完善程度。
OlAmp Py13、试根据贝克线的移动规律判别下列相接触的三种矿物折射率值的相对大小及其正负。
箭头表示下降镜筒时贝克线移动的方向。
14、下图为某二轴晶矿物不同方向切片相接触,提升镜筒时,贝克线如何移动?用箭头表示在图上。
15、如何区分突起的正负和高低?简述矿物的突起等级、糙面粗糙程度、边缘粗细特征的成因及其三者之间的相关关系。
16、背述正极高、正高、正中、正低、负低突起折射率值的范围及边缘、糙面的特征?17、单偏光镜下矿物为什么显示出突起高低不一的现象?矿物的突起越高,糙面愈显著,是否其折射率值就一定越大?18、具有两组解理的矿物在任何切片上均能见到两组解理吗?测定解理的夹角,为何一定要在垂直两组解理的切面上进行?测定步骤如何?19、如何检查AA、PP是否正交?若AA、PP不正交,则如何调节?20、非均质体矿片在正交偏光镜间为何有的呈现全消光,有的则显四次消光?哪些矿物呈现全消光,哪些矿物为四次消光?21、非均质体任意方向的切片,在消光位时,其光率体切面的光学主轴与AA、PP的振动方向是何关系?22、矿物切片干涉色的高低受哪些因素的影响?23、简述干涉色色谱表上每一级干涉色的特征。
晶体光学与光性矿物学复习思考题
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晶体光学与光性矿物学复习思考题《晶体光学与光性矿物学》复习思考题第一章晶体光学基础1.光波在均质体和非均质体中的传播特点有何不同?为什么?2.光波在非均质体中传播时,其传播速度及相应折射率值是取决于光波的传播方向?还是取决于光波的振动方向?3.光轴、一轴晶、二轴晶的概念?4.光率体的概念?一轴晶光率体、二轴晶光率体的形态特点?5.一轴晶光率体平行光轴的椭圆切面、垂直光轴的圆切面各有多少个?6.一轴晶光率体的光性正负是如何定义的?7.分别画出一轴晶正光性、负光性光率体的三种(垂直OA、平行OA、斜交OA)主要切面,指出各切面的双折射率,并注明每一个切面的光率体半径名称。
8.二轴晶光率体的光性正负是如何定义的?9.二轴晶光率体的主要光学要素有哪些?10.什么是光轴角(2V)、光轴面(AP)、光学法线?11.分别画出二轴晶正光性、负光性光率体垂直Bxa切面、垂直Bxo切面、垂直OA切面、平行AP切面、垂直AP的斜交OA切面,指出各切面的双折射率,并在各切面上标出光率体要素。
12.什么是光性方位?矿物的光性方位与所属晶系之间有何关系?指出中级晶族、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系矿物的光性方位。
第三章单偏光显微镜下的晶体光学性质1.正交偏光镜下可观察测定透明矿物的哪些光学性质?2.什么叫矿物的边缘、糙面?边缘的粗细和糙面的明显程度与哪些因素有关?为什么有的矿物(如橄榄石)边缘明显、糙面显著,而有的矿物(如石英)轮廓看不清楚、表明较为光滑?3.什么叫贝克线?贝克线的移动规律是什么?4.什么叫突起?薄片中矿物的突起高低取决于什么因素?为什么在偏光显微镜下同一薄片中的不同矿物颗粒给人一种突起高低不同的感觉?5.如何规定突起的正负?在薄片中怎样确定正突起和负突起?6.举例说明矿物突起划分为哪6个等级?7.什么是闪突起?哪些矿物具闪突起?具有闪突起的晶体是否无论在任何切面都能见到闪突起?什么样的切面闪突起最明显?8.解理纹的可见度与哪些因素有关?9.辉石和斜长石都具有两组完全解理,在岩石薄片中,为什么辉石具解理缝的切面多于长石且解理纹很清楚?而斜长石的解理纹却难见到?10.角闪石具有两组完全解理,夹角为56°;在岩石薄片中,为什么有的切面上见到两个方向解理纹,有的切面只见到一个方向解理纹,而有的切面上见不到解理纹呢?测量解理夹角应在什么切面上进行?11.含黑云母的薄片中,为什么有的黑云母切面上看不见解理缝,而且多色性不明显?见到大部分黑云母颗粒不具解理纹;能说这种黑云母不具解理吗?为什么?12.什么叫矿物的颜色?矿物的颜色与哪些因素有关?13.什么是多色性?多色性明显程度与哪些因素有关?14.什么是吸收性和吸收性公式?15.矿物的多色性在什么方向切面上最明显?为什么?测定一轴晶和二轴晶矿物的多色性公式,需要选择什么方向的切面?16.如何利用黑云母确定下偏光振动方向?第四章正交偏光显微镜间的晶体光学性质1.正交偏光镜下可观察测定透明矿物的哪些光学性质?2.什么叫消光?什么叫消光位?3.什么叫全消光?四次消光?哪些类型的切面可以呈全消光?四次消光?4.什么叫干涉色?干涉色与颜色的区别?5.Ⅰ~Ⅲ级干涉色色序?Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级干涉色的特点?6.写出云母试板、石膏试板的光程差、干涉色及光率体椭圆半径的方位和名称。
《晶体光学与光性矿物学》教程讲义教案0目录
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一、课程简介1.1 课程背景晶体光学与光性矿物学是研究矿物光学性质及其成因的科学,是地质学、矿物学、材料科学等领域的重要基础学科。
本课程旨在帮助学生系统地掌握晶体光学与光性矿物学的基本理论、基本知识和基本技能,培养学生运用光学原理解决实际问题的能力。
1.2 课程目标(1)了解晶体的基本概念、分类及空间点阵的基本类型;(2)掌握晶体光学的基本定律,如折射定律、干涉定律、衍射定律等;(3)熟悉光性矿物的基本性质,如折射率、双折射、吸收系数等;(4)掌握光性矿物鉴定及晶体结构分析的方法和技术。
二、教学内容2.1 晶体基本概念及分类1. 晶体的定义与特征2. 晶体的分类3. 空间点阵的基本类型2.2 晶体光学基本定律1. 折射定律2. 干涉定律3. 衍射定律2.3 光性矿物基本性质1. 折射率2. 双折射3. 吸收系数4. 光性矿物颜色2.4 光性矿物鉴定方法1. 显微镜观察法2. 折射率测定法3. 双折射观察法4. 吸收系数测定法2.5 晶体结构分析方法1. X射线衍射法2. 电子显微镜法3. 光学晶体学方法三、教学方法与手段3.1 教学方法本课程采用讲授、实验、讨论相结合的教学方法,注重培养学生理论联系实际的能力。
3.2 教学手段1. 多媒体课件:用于讲解晶体光学与光性矿物学的基本概念、定律和实验操作方法;2. 实验设备:用于培养学生的实际操作技能;3. 学术文献:引导学生关注晶体光学与光性矿物学领域的最新研究成果。
四、课程考核与评价4.1 考核方式本课程考核分为平时成绩和期末成绩两部分,其中平时成绩占30%,期末成绩占70%。
4.2 评价方法1. 平时成绩:根据学生出勤、课堂表现、作业完成情况进行评价;2. 期末成绩:通过期末考试对学生掌握晶体光学与光性矿物学知识情况进行评价。
五、教学进度安排5.1 课时安排共计32课时,其中理论讲授24课时,实验操作8课时。
5.2 教学进度1. 晶体基本概念及分类(2课时)2. 晶体光学基本定律(6课时)3. 光性矿物基本性质(4课时)4. 光性矿物鉴定方法(4课时)5. 晶体结构分析方法(4课时)6. 实验操作(8课时)六、教学策略与实施6.1 教学策略1. 案例教学:通过分析典型矿物晶体光学性质实例,使学生更好地理解理论知识;2. 互动式教学:鼓励学生提问、发表观点,提高课堂参与度;3. 实践教学:加强实验环节,培养学生的动手能力和实际操作技能。
晶体光学及光性矿物学
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晶体光学是研究光在晶体中的传播和折射的学科。
晶体是由一系列有序排列的原子、分子或离子构成的三维立体结构。
光在晶体中传播时,会受到晶体的结构和光学常数的影响。
晶体光学的研究对象包括晶体的光学常数、光的折射、光的反射和折射率等。
光性矿物学是研究矿物的光学性质的学科。
矿物是地质过程中在地壳中形成的固体物质。
每种矿物都有其独特的光学性质,如折射率、色散、极化和荧光等。
光性矿物学是地质学、化学、物理学和材料学等多学科的交叉学科,在地质勘探、矿产鉴定和材料科学等领域有着广泛的应用。
晶体光学及光性矿物学
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解释一下概念干涉图;波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。
光率体;表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率(简称相应的折射率)之间关系的立体几何图形。
多色性;非均质体矿物颜色色彩发生改变、呈现多种色彩的现象称为多色性;光轴;光束(光柱)的中心线,或光学系统的对称轴。
(当光在晶体内沿某个特殊方向传播时不发生双折射,该方向称为晶体的光轴。
)消光位;非均质体矿物的斜交OA切面,在正交偏光镜下处于消光时的位置,称为消光位;双折射;光束入射到各向异性的晶体,分解为两束光而沿不同方向折射的现象。
消光;正交偏光镜下透明矿物矿片呈现黑暗的现象称为消光;吸收性;非均质体矿物颜色深浅发生改变的现象称为吸收性;光轴角;两光轴之间的夹角。
偏振光;自然光穿过某些介质,经过反射、折射、双折射、选择吸收等作用,可以改变其振动状态,变成在垂直光波传播方向的某一个固定方向上振动的光波,具有这种振动特征的光波称为平面偏振光,简称偏振光或偏光。
光性非均质体;又简称非均质体,包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物。
是各向异性的介质,其光学性质随方向不同而异。
光性方位;指的是光率体在晶体中的定向,以光率体主轴与晶体结晶轴之间的相互关系表示。
双折射率;双折射和偏光化后分解形成的这两种振动方向互相垂直且传播速度不等因而折射率也不同的偏光的折射率的差值,称为双折射率;消光角;是指矿片在消光位时,目镜十字丝与结晶方向(晶轴、解理纹、晶面纹)之间的夹角,即切面光率体椭圆半径方向与结晶方向之间的夹角。
平行消光;矿片在消光位时,矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝之一平行。
斜消光;矿片在消光位时,矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝斜交(不垂直也不平行)。
对称消光;矿片在消光位时,切面上的两组解理纹,或两组双晶纹,或两个方向的晶面纹的夹角等分线与十字丝方向一致。
负延性;切面延长方向与短半径(Np或Np’)平行或交角小于45°。
《晶体光学及光性矿物学》复习提纲
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《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。
晶体光学与光性矿物学考试习题附答案
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一.名词解释1.光轴角(2V):两光轴相交的锐角2.贝克线:在偏光显微镜下观察矿物切面光线较集中的一方沿矿物边缘形成的一条亮带。
3.洛多奇尼科夫色散效应:当两种介质折射率相差很小时,贝克线发生变化,在折射率较低的矿物一边出现橙黄色细线,在折射率较高的矿物一边出现浅蓝色细线的现象。
4.糙面:是在偏光显微镜下所见矿物粗糙的表面,是光线通过矿片后产生的一种光学效应。
5.闪突起:是旋转物台时,矿物切面的突起时高时低,发生闪动变化的现象。
6.矿物的颜色:是矿物在单偏光镜下的色泽。
7.多色性:是非均质体矿物颜色色彩发生改变呈多种色彩的现象。
8.糙面:偏光显微镜下所见的矿物的粗糙表面,是光线通过矿片后产生的一种光学效应。
9.吸收性:矿物颜色深浅发生改变的现象。
10.消光:正交偏光镜下透明矿物矿片呈现黑暗的现象。
11.消光位:在正交偏光镜下处于消光时的位置。
12.全消光:旋转物台360度,矿片始终保持黑暗的现象。
13.干涉色:正交显微镜下用白光观察时,非均质体矿片呈现的各种颜色。
14.补色法则:在正交偏光镜间,两个非均质体任意方向的切片(除垂直光轴外的),在45度位置重叠时,两矿片光率体椭圆半径同名半径平行,总光程差等于原来两矿片光程差之和,表现为干涉色升高。
异名半径平行时,总光程差等于原来两矿片光程差之差,其干涉色降低。
15.消色:当光率体椭圆异名半径平行时,总光程差R=0时,矿片黑暗的现象。
16.延性:矿物晶体沿着一个或两个光率体椭圆半径方向延长的习性。
17.正延性:切面延长方向与其光率体椭圆长半径平行或交角小于45度。
18.负延性:切面延长方向与其光率体椭圆短半径平行或交角小于45度。
19.单偏光:垂直光波传播方向的某一个固定方向上振动的光波。
20.自然光: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的光波。
21.双折射率:光波进入非均质体分解为两种偏光后,这两种偏光折射率的差值。
22.光率体:是表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率之间关系的立体几何图形。
晶体光学及光性矿物学
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《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。
晶体光学及光性矿物学(高起专)
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晶体光学及光性矿物学(高起专)填空题1. 一轴晶垂直光轴光率体切面的形态为___(1)___ ,双折射率为 ___(2)___ 。
(4分)(1). 参考本题标准答案是: 圆(2). 参考本题标准答案是: 02. 同一块岩石薄片中,同种矿物的不同颗粒干涉色不同是由于___(3)___ 不同;石英和普通辉石的最高干涉色不同是因为二者的___(4)___ 不同。
(4分)(1). 参考本题标准答案是: 矿片切面方位(2). 参考本题标准答案是: 最大双折射率3. 二轴晶正光性矿物光率体垂直Bxa切面形态为___(5)___ ,双折射率为___(6)___ ,垂直Bxo切面形态为___(7)___ ,双折射率为___(8)___ 。
(8分)(1). 参考本题标准答案是: 椭圆(2). 参考本题标准答案是: Nm-Np(3). 参考本题标准答案是: 椭圆(4). 参考本题标准答案是: Mg-Nm(+)4. 一轴晶垂直OA切面干涉图的特征为 ___(9)___ 。
(2分)(1). 参考本题标准答案是: 由黑十字和同心干涉色圈组成,转物台,干涉图像不变名词解释5. 双折射和最大双折射率(6分)参考本题标准答案是:双折射:光进入非均质体矿物时,除特殊方向外均要分解成振动方向不同互相垂直的两束偏光称双折射。
最大双折射率:平行光轴(一轴晶)或平行光轴切面上的双折射率称为最大双折射率。
6. 均质体和非均质体(6分)参考本题标准答案是:均质体是各向同性的介质,其光学性质在各个方向都是相同的,包括一切非均质的物质和等轴晶系的矿物;非均质体是各向异性的介质,其光学性质随方向不同而异,包括除等轴晶系以外的其余六个晶系的所有矿物。
7. 消光和消色(6分)参考本题标准答案是:消光:矿片在正交偏光镜下呈现黑暗的现象;消色:正交偏光下450位置两矿片叠加时,总光程差为零,视域变黑的现象。
8. Bxa和Bxo(6分)参考本题标准答案是:Bxa为光轴角的锐角平分线;Bxo为光轴角的钝角平分线。
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习题二一、名词解释偏光,双折射,双折射率,光率体,光性方位,多色性,消光,干涉色,补色法则,光学主轴,光轴,一轴晶,二轴晶二、回答下列问题1、研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光?2、矿物折射率的大小与哪些因素有关?3、光在均质体和非均质体矿物中的传播有何异同?4、试从形态、主轴(主折射率)、光轴、主要切面、光性等方面,对比一轴晶与二轴晶光率体的特征。
5、绘出下列切面,并标出轴名(主折射率)及双折射率的相对大小(以正光性为例)。
哪种切面双折射率最大?∥Ap、⊥Ap的斜交切面、⊥OA (1)、⊥OA (2)、⊥Bxa、∥A、斜交A 6、写出下列切面的轴性、光性、切面方向和双折射率大小。
geN7、何谓光性方位?单斜晶系矿物的光性方位有何特点?举例说明之。
8、使用偏光显微镜的操作步骤及应注意事项。
9、如何校正中心?10、单偏光镜装置有何特点?在单偏光镜下可研究矿物晶体的哪些光学性质?11、何谓多色性、吸收性?写出黑云母及角闪石的多色性及吸收性公式。
12、试描述下列矿物的形态、解理组数及完善程度。
OlAmp Py13、试根据贝克线的移动规律判别下列相接触的三种矿物折射率值的相对大小及其正负。
箭头表示下降镜筒时贝克线移动的方向。
14、下图为某二轴晶矿物不同方向切片相接触,提升镜筒时,贝克线如何移动?用箭头表示在图上。
15、如何区分突起的正负和高低?简述矿物的突起等级、糙面粗糙程度、边缘粗细特征的成因及其三者之间的相关关系。
16、背述正极高、正高、正中、正低、负低突起折射率值的范围及边缘、糙面的特征?17、单偏光镜下矿物为什么显示出突起高低不一的现象?矿物的突起越高,糙面愈显著,是否其折射率值就一定越大?18、具有两组解理的矿物在任何切片上均能见到两组解理吗?测定解理的夹角,为何一定要在垂直两组解理的切面上进行?测定步骤如何?19、如何检查AA、PP是否正交?若AA、PP不正交,则如何调节?20、非均质体矿片在正交偏光镜间为何有的呈现全消光,有的则显四次消光?哪些矿物呈现全消光,哪些矿物为四次消光?21、非均质体任意方向的切片,在消光位时,其光率体切面的光学主轴与AA、PP的振动方向是何关系?22、矿物切片干涉色的高低受哪些因素的影响?23、简述干涉色色谱表上每一级干涉色的特征。
24、已知某矿物最高干涉色为二级蓝,若薄片厚度为0.03mm,则此矿物的最大双折射率值是多少?(利用光程差公式)25、在正交偏光镜间,为什么同种矿物有不同的干涉色?不同矿物有相同的干涉色?简述测定干涉色的方法及步骤。
26、非均质体任意方向的切片,在45度位置加入石英楔达到消色时,其光率体椭圆切面的长短半径与试板轴名为何关系?27、试绘出下列两图中矿物光率体的椭圆切面及轴名。
28、某矿物的干涉色为二级蓝,加入云母试板后,升高变成什么干涉色?降低又变成什么干涉色?为什么?29、某一具一级灰干涉色的矿片,加入石膏试板后,为什么变黄是干涉色降低了?变蓝是干涉色升高了?30、试比较斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系矿物的消光类型。
31、绘图说明消光角测定的步骤。
32、判断下列矿物的延性。
33、如何调节到锥光装置?每一构造的作用?锥光镜下看到的是什么?34、试判别下列干涉图的轴性、光性、切片方向,并绘出其光率体椭圆切面及轴名。
(注,没加试板前均为一级灰干涉色)35.简述二轴晶⊥Bxa 切片干涉图的特征并绘图示意。
36、简述矿物系统鉴定的步骤、切面选择及主要的观察内容。
37、在一轴晶垂直光轴和斜交光轴的切片上,可测得矿物的哪些光学常数?38、如何测定矿物的多色性?应选用哪些定向切片测定后,才能写出二轴晶矿物黄蓝的多色性公式?39、消光与消色的异同点。
40、观察二轴晶矿物多色性的明显程度应选择哪种切面?为什么?应如何测定Ng和Np的颜色?41、什么是闪突起?在你实习过的透明矿物中那些矿物具有闪突起现象?42、根据下表所列内容对比均质体光率体、一轴晶光率体和二轴晶光率体的特征。
三、是非题1、要测定矿物的轴性和光性符号,应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。
()2、在同一岩石薄片中,同种矿物不同方向的切面上,其干涉色不同。
()3、对于一轴晶矿物来说,其延性和光性总是一致的。
()4、两非均质体矿片在正交镜间的45°位重迭,当异名半径平行时,因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象,称为消色。
()5、贝克线的移动规律是下降物台,贝克线总是向折射率大的物质移动。
()6、二轴晶光率体,当Np>Nm>Ng时,为负光性。
()7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。
()8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。
()9、某矿物的最高干涉色为Ⅱ级紫红,因此该矿物的某些切面可能出现Ⅰ级紫红。
()10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样,在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。
()11、两非均质矿片在正交镜间的45°位置重叠,当异名半径平行时,总光程差等于两矿片光程差之差。
()12、在单偏光镜下,黑云母颜色最深时的解理缝方向可以代表下偏光的振动方向。
()13、同一岩石薄片中,同一种矿物的干涉色相同,不同种矿物的干涉色不同。
()14、某矿物的干涉色为二级绿,在45°位加云母试板,如同名半径平行,干涉色升高为二级蓝,如异名半径平行,干涉色降低为二级黄。
()15、角闪石的多色性只有在垂直Bxa的切面上观察才最明显。
()16、当非均质体矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光的振动方向平行时,矿片就会变黑而消色。
()17、在岩石薄片中透明矿物所呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波折射和散射的结果。
()18、矿片干涉色的高低取决于矿物性质和矿片厚度,在标准厚度下则受切面双折射率的影响。
()19、二轴晶垂直光轴切面的干涉图用途有:确定轴性、光性、切面方向和估计折射率的大小。
()20、矿片糙面的明显程度是受矿物软硬和矿片表面光滑程度的影响。
()21、在一轴晶平行光轴切面的干涉图中,从中心到边缘干涉色逐渐升高的方向就是Ne的方向。
()22、根据Ng、Nm和Np的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性正负,当Ng―Nm <Nm―Np时为正光性,当Ng―Nm>Nm―Np为负光性。
()23、中级晶族的光性方位是一轴晶光率体的旋转轴与晶体的三个结晶轴之一重合。
()24、在岩石薄片中,矿物突起愈低,其折射率就愈小。
()25、矿物折射率与光波传播的速度紧密相关,因此光波在矿物中传播速度愈快,矿物折射率就愈大。
()26、一矿物颗粒在正交偏光镜下干涉色是一级灰白,那它肯定不具有多色性。
()27、在同一薄片中,同一种矿物的不同颗粒干涉色不相同。
()28、消光和消色都遵循补色法则的规律。
()29、石英的光率体为旋转椭球体,而方解石的光率体为三轴不等的椭球体。
镁橄榄石的光率体为圆球体. ()30、要测定矿物的轴性和光性符号,应该选择在正交偏光下干涉色最低的切面。
()31、锥光镜间的干涉图中,能同时看到矿物的消光和干涉色。
()32、正交偏光镜间加载上云母试板,矿物的干涉色会升高或降低一个级序。
()33、两矿片在正交偏光镜下45°位置重叠时,其光率体椭圆半径的异名半径平行时,看到的干涉色比原来两矿片的干涉色都低. ()34、测定矿物干涉色的方法主要有楔形边法与高级白干涉色法。
()35、光率体表示光波在晶体中传播时,光波传播方向与相应振动方向上折光率值之间关系的立体几何图形。
()36、一轴晶垂直光轴切面的干涉图和二轴晶垂直锐角等分线切面的干涉图相同。
()37、单偏光镜间普通角闪石有多色性,普通辉石无多色性,若两者均具有两组解理夹角时,辉石的解理夹角为56°,角闪石的解理夹角为87°。
()38、正交偏光镜间加载上石膏试板,矿物的干涉色会升高或降低一个色序。
()四、填空题1、单偏光下晶体光学性质的研究内容有。
2、突起正负确定的依据是。
3、正交偏光下晶体光学性质的研究内容有。
4、一轴晶垂直光轴的切面,是切面,其半径为,在正交镜下具的特点。
5、要准确测定普通辉石的消光角(Ng∧Z),必须选择的切面,这种切面在正交镜下的特征是具有。
6、某二轴晶矿物的Y晶轴与光率体主轴Ng一致,其最大双折率为0.009,薄片厚度为0.03mm,在平行(010)的切面上具有垂直Bxa切面的干涉图,此矿物应为光性,光轴面上的干涉色为。
7、在正交偏光镜下,矿片处于45°位加入石膏试板干涉色应当增加或减少;如果加入云母试板时,干涉色应增加或减少。
8、岩石薄片由,和组成,连接它们的是,薄片的标准厚度为,判别厚度的方法是。