矿物的反射率及反射色讲解

• 透明矿物 多是离子键、共价键和 分子键矿物，其中的电子一般固定 激发态 在一定的位置上，电子的基态能级 e 与激发态能级之间的能量一般比可 释放能量 △E 见光光子的能量（3.1eV)大,因此， e 绝大部分可见光进入矿物透射。透 基态 明矿物△E＞3.1eV,可见光大部分 透过，反射率低.如金刚石是典型 不透明矿物,自然金属，金属键，很多 自由电子；不透明的自然金属(金属键) 的共价键矿物，从C—C键中移出一 和金属硫化物(部分金属键)△E＜3.1eV， 个电子需要5.5eV ，远大于可见光 吸收可见光能量，从基态跃迁到激发态。 能量，所以钻石的透明度高，反射 激发态不稳定，电子又从激发态返回到 率相对较低。 基态，释放的能量一部分成为热能，大 量的能量以反射光的形式释放，所以具 有较高的反射率
第二章 矿物的反射率及反射色
一、矿物的反射率
二、矿物的反射色
一、矿物的反射率（Reflectance)
1.反射率：在垂直入射光经过矿物光面反射后的反射光强 (Ir)与入射光强(Ii)之比：
R=Ir/Ii×100％
1）矿物反射率的大小与反射光的强度成正比 2）矿物反射率永远小于100%。天然矿物中自然银的反射 率最高（95%），萤石的反射率最低（3%）
Байду номын сангаас
电子跃迁理论
能带理论
• 透明矿物 禁带宽度比可见光最大能量 值大，可见光能量不足于激发价带电子 进入导带，所以，可见光不被吸收，透 导带（空带） 射作用强，反射率低。
• 不透明矿物 自然金属导体矿物的能带 是重叠的，它可以吸收各种能量的可见 禁带 光，并在返回时电子的能量大多仍以光 e 的形式释放出来，所以反射率高（一般 价带（满带） ＞60％）。半导体矿物禁带宽度小于可 E 见光能量,电子吸收大部分可见光能量从 能带理论认为，固体物质中的电子 价带到导带.同时 返回时释放出反射光, 不束缚于个别原子，而是在整个固 具有高反射率（如黄铁矿和方铅矿40％ 体内运动。每个原子的外层电子具 ～60％);禁带宽度中等时,则可吸收部分 有一定的宽度范围的能带。完全被 能量,释放少量 的反射光,具有中等反射 电子占据的为价带，部分占据的为 率(如雄黄、雌黄20％～30％）. 导带，相邻能带之间为禁带。
(2)
R=[(N-1)2＋K2]/[(N+1)2 ＋ K2]
(3)
R=[(N-n1)2＋K2 ] /[ (N+n1)2 ＋ K2 ]
1）反射率与观察介质的关系
油浸镜头下矿物的反射率低于干镜头下的反射率 反射率大的降低少，反射率低的降低多
2）R与K，N 的关系
R/%
K
N
K＞2.5,R＞46%
K＞1.5,R＞30% K＞1,R＞16%
⑤单就折射率而言，当N值大于1.5时,R值必大于4％；N值大于 2时，R值必大于11％；N值大于2.5时, R值必大于18％
3）矿物反射率与入射光波长的关系
• 矿物反射率随入射光波长不同（不同的单色光）而 变化
• 矿物的特征反射率-国际矿相学委员测定的470nm (蓝），546nm（绿），589（橙），650nm（红）单 色光矿物反射率
K＞5,R＞44%
N＞3,R＞24%
N＞1.5,R＞4%
①矿物吸收系数很小（K＜0.5) ，R取决于N，R曲线
近乎直立，与吸收系数无关 矿物 铁闪锌矿 富镁铬铁矿
K
0.4209 0.2419
N
2.37 2.16
R
17.80 14.00
方解石
石英 萤石
＜0.025
＜0.025 ＜0.025
1.486～1.658
2.影响反射率的因素
Fresnel透明矿物反射率公式：
R=(N-n1)2/(N+n1)2
当介质为空气时，则
R=(N-1)2/(N+1)2
（1）
不透明金属矿物折射率为复数折射率N’=N-iK, i2=-1,代入（1） 式得
R=[(N-n1)2＋K2 ] /[ (N+n1)2 ＋ K2 ]
空气中（n1＝1）则为
2.影响矿物反射率的因素
1) 矿物的吸收系数K与折射率N（由矿物
固有性质决定的，如成分、结构、键 型) 2) 入射光波长 3) 观测介质
3.反射率的形成机理
• 光线照射矿物的光面可以产生透射、折射、吸收、反射等
光学现象，但是不同矿物产生这些光学现象的差异可以很 大，这主要与矿物的化学成分和晶体结构，关键是矿物的 “化学键” 特点。 • 电子跃迁理论 • 能带理论
隔的矿物，如： 黄铁矿和方铅矿之间有10%的间隔
5个反射率级别 4个标准矿物 • 黄铁矿 R=53% • 方铅矿R=43% • 黝铜矿R=31% • 闪锌矿R=17% Ⅰ R＞黄铁矿 Ⅱ 黄铁矿>R>方铅矿
Ⅲ 方铅矿>R>黝铜矿
Ⅳ 黝铜矿>R>闪锌矿
Ⅴ R ＜闪锌矿
2） 光电法
• 定量测定矿物反射率的方法。光电法有多种，现今最先进的方
e
4.反射率的研究意义
• 金属矿物最重要的鉴定特征。鉴定矿的种，同时可以鉴定矿 物的变种、异种甚至多型。如闪锌矿、铁闪锌矿
• 金属矿物的重要标型特征,反映成矿作用信息。不同的成矿
物理化学条件形成的金属矿物具有不同的微量元素特征，磁
铁矿为例：变质的较纯（R：20.5％）；热液成因的富含 Mg（18.7％），岩浆的富含Ti （16.1％）,所以反射率特 征有差异。（640nm单色光下的反射率）
1.544～1.553 1.434
4～6.0
4.5 3.0
②矿物吸收系数很大时（K＞2.0），矿物反射率主要取决于吸
收系数，R曲线近于水平，与N关系不大，且一律大于38%
③矿物吸收系数介于0.5～2.0之间时，吸收系数和折射率对反 射率的影响同等重要
④单以吸收系数而言， K＞1,R＞16%； K＞1.5,R＞30%； K ＞2.5,R＞46%
5.反射率的测定方法
1）视测对比法：反射率的高低在镜下表现为明亮程度。在反光
显微镜下将未知矿物与已知反射率的标准矿物进行对比，根
据对比结果确定未知矿物的反射率级别 特点：⑴一种定性或半定量的测定方法 ⑵不需要任何专门仪器，操作简单 ⑶应用广泛
标准矿物的选择
常见的、均质的、化学性质比较稳定的、反射率有一定间
法为光电倍增管显微光度计法，其原理是利用光电效应。光电 元件受到矿物反射光的照射会释放出光电子，这种微弱的电信 经计算机对数据加工处理后得出矿物的定量反射率数值。