晶体光学基础

第一章 晶体光学基础
第一节 光的性质
1、光是一种电磁波。光既有粒子性，又 有波动性。
2、光波是一种横波，光波的振动方向垂 直传播方向。
3、1 mm(毫米) = 1000000 nm(纳米)。
第二节 光的折射与折射率
1、 光的折射现象 2、 折射定律：Vi/Vr=sini/sinr=N
法线
i
真空或空气
⑵ 二轴晶光率体的主要特征 ① 二轴晶光率体为三轴不等的椭球体。
②Ng、Nm、Np代表这类矿物大、中、小三个主 折射率。递变于Ng与Nm之间的折射率值用Ng′表示， 递变于Nm与Np之间的折射率值用Np′表示。
光轴（OA）：光波沿着这个方向入射，不发生双折 射，对应切面为圆切面，二轴晶有两个光轴。
⑴一轴晶光率体的构成 一轴正晶光率体（以石英为例） 一轴负晶光率体。与一轴正晶光率 体相似，但图形为扁形。
不发生 双折射
发生双折射
⑵一轴晶光率体的主要特征 ①一轴正晶光率体：以Z轴为旋转轴的长 形旋转椭球体，光波平行光轴振动时的折射 率总是比垂直光轴振动时的折射率大，Ne＞ No。 ②一轴负晶光率体：以Z轴为旋转轴的扁 形旋转椭球体，光波平行光轴振动时的折射 率总是比垂直光轴振动时的折射率小，Ne＜ No。
第三节 自然光与偏光
1、自然光 在垂直光波传播方向的平面内，各个方向都 有等幅的光振动。如太阳光、灯光等。 2、偏振光 在垂直光波传播方向的某一固定方向上振动 的光波。偏振光振动方向与传播方向所构成 的平面称为振动面。
第四节 光在均质体和非均质体中的传 播特点
1 光性均质体（光学性质各个方向相同）
第六节 光性方位
光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。 中级晶簇光性方位：Z晶轴与Ne一致。 低级晶簇光性方位： 斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。 单斜晶系：Y晶轴与光率体三个主轴之一重 合， 其余斜交。如透闪石。 三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜 交。 如斜长石。
第二章 偏光显微镜
③斜交光轴切面
椭圆切面，半径分别等于No与Ne′， 光波垂直这种切面入射时，发生双折 射，折射率分别等于椭圆切面的长、 短半径No与Ne′
重点：光波垂直入射圆切面，不发 生双折射。垂直入射椭圆切面，发生 双折射。
3 二轴晶光率体 如橄榄石、透辉石、斜长石的光率体。
⑴ 二轴晶光率体的构成 以橄榄石为例。
光轴角（2V） ：两个光轴之间的锐角。
光轴面（Ap）：包括两根光轴的面。
锐角等分线（Bxa）：两个光轴之间的锐角等分线。
钝角等分线（Bxo）：两个光轴之间的钝角等分线。
正光性: Ng-Nm>Nm-Np 或 Bxa=Ng, Bxo=Np
负光性: Ng-Nm<Nm-Np 或 Bxa=Np, Bxo=Ng
光率体是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光学立体图 形（光性指示体）。 1 均质体光率体
如石榴子石、玻璃等。 ⑴ 均质体光率体是一个圆球体。 ⑵ 切面为圆切面，半径代表矿物的折射率值(N)。
2 一轴晶光率体 如石英、方解石等矿物的光率体。 Ne—非常光的折射率值。 No—常光的折射率值。 Ne′—数值变化于Ne与 No之间的非常光 的折射率值。
⑴ 光波在均质体中传播时，无论在任何方向振 动，传播速度与折射率值不变。
⑵ 光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折 射也不改变入射光的振动性质。入射光为自然 光，折射光仍为自然光。入射光为单偏光，折 射光仍为单偏光。
2 光性非均质体（光学性质随方向而异）
⑴ 光波在非均质体中传播时，传播速度和折射 率值随振动方向的不同而发生改变。
⑶ 光在非均质体中某一个或两个特殊方向 传播时,不发生双折射,这种特殊的方向,就称为 光轴。
中级晶族有一个这样的特殊方向，称为一 轴晶。
低级晶有两个这样的特殊方向，称为二轴 晶。
⑷ 光波在非均质体中传播时，决定传播速 度及相应折射率值大小的是光波在晶体中的振 动方向而不是传播方向。
第五节 光率体
r
矿物等
3 、 折射率的几个问题：
⑴ N称为折射介质对入射介质的相对折射率。如果 入射介质为真空或空气，则称N为绝对折射率， 简称为折射率。
⑵ N与光波在介质中的传播速度成反比，即介质中 光的传播速度愈大，折射率愈小。
⑶ 介质的折射率N与介质的密度有关。对于硅酸盐 矿物来说，与其晶体结构有关，岛状构造的橄 榄石→单链构造的辉石→层状构造的云母，N递 减。
偏光显微镜是研究透明矿物光学性质的 主要仪器。与一般的生物显微镜相比，最主 要的区别是有两个偏光镜。其中，一个安装 在载物台之下，称下偏光，另一个安装在载 物台之上的镜筒中，称上偏光。在偏光显微 镜中，上偏光的振动方向是固定的，而下偏 光的振动方向是可以调节的。一般来说，两 个偏光的振动方向是相互垂直的。
⑵ 光波入射非均质体，除特殊方向以外，会改 变其振动特点，分解成为振动方向互相垂 直，传播速度不同，折射率不等的两条偏振 光，这种现象就称为双折射。
oe 冰洲石
两条偏光折射率值之差，称为双折射率。这两 条偏光之一振动方向垂直光轴，称为常光 （o），另一偏光的振动方向垂直常光的振动 方向称为非常光（e）.
⑶二轴晶光率体主要切面特征
①垂直光轴切面
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。
②Ne与No为一轴晶矿物折射率的最大 值与最小值，称为主折射率。 Ne与No 之 差值（Ne-No）为一轴晶矿物最大双折率。
Ne一定直立；NFra Baidu bibliotek一定水平。
⑶主要切面特征
①垂直光轴切面
圆切面，半径等于No，光波垂直这种切 面入射时，不发生双折射。折射率为No。
②平行光轴切面
椭圆切面，半径分别等于No与Ne， 光波垂直这种切面入射时，发生双折射， 分解成为两条偏光，其振动方向分别平 行椭圆切面长、短半径，其相应的折射 率分别等于椭圆切面的长、短半径No与 Ne， No-Ne是一轴晶矿物最大双折率。