第五讲正交偏光系统及实验

3.干涉色色谱表
暗 灰
灰 浅橙 紫 白 黄 红
蓝
蓝 绿黄橙红 蓝 绿 黄 橙 红粉 浅 绿 红 绿 绿
四.干涉色及干涉色色谱表
4.异常干涉色 一般说来,同一矿物对不同波长单色光的双 折射率大小是不相等的,既矿物出现双折射 率射散.因此,不同波长单色光通过非均质 体非垂直光轴切面后的光程差也不同,结果 出现干涉色色谱表上没有的干涉色,称为异 常干涉色. 例如:绿泥石的普鲁士蓝异常干涉色.
• 最高干涉色级序的测定
2.石英楔测定法
（4）缓慢推入石英楔,矿片干涉色级序逐渐降低,直 到矿片消色为止. 然后缓慢拉出石英楔,直到全部拉 出为止,注意观察矿片干涉色的变化, 如果期间出现 一次红带，则矿片的干涉色为二级, 出现n次红带则 其干涉色为n+1级. 另一种观测方法:当矿片消色时, 可以移开矿片 (此 时视域内呈现原来矿片的干涉色)，然后再缓慢地拉 出石英楔,直到全部拉出为止, 注意观察出现的红带 数目，如出现n次红带，则其干涉色为n+1级。
45°
90°
(1)
(2)
(3)
用石英楔测定干涉色级序示意图
• 最大双折射率值测定
根据 R = d· △, 双折射率△ = R/d， 因此， 只要测定出矿物的最高干涉色级序和矿片厚 度，即可以求出△值的大小。 1. 光程差 R 的测定（就是干涉色级序的测定）
2. 薄片厚度的测定（一般为0.03mm） 3. 代入公式进行计算或查干涉色色谱表即可 .
五.补色法则和补色器
在正交偏光镜间的450位置,放置两个互相重迭的非 均质体矿片(垂直光轴方向切片除外), 光通过这两 个矿片后,它们总的光程差增减的法则.
R总 = R1+ R2 R总 = │R1- R2│
Ng2
Np2
Ng2
Np2
同名半径
平行
异名半径
平行
Np1
Ng1
Np1
Ng1
补
色
法
则
示
意
图
五.补色法则和补色器
A
A
P
P
转物台45°
A A A A
P
P
P
P
P
P
在450位置时光率体椭圆半径分布示意图
A
A
四.干涉色及干涉色色谱表
1. 干涉色及其成因
如果光源为单色光,随着光程差的逐渐 增大,将依次出现明亮相间的干涉条带. 干涉条带的宽窄取决于单色光的波长.
改变光程差的方法是利用石英楔.
如果光源为白光,干涉结果就是一系列 复杂彩色条带的组合。即称为干涉色.
一. 消光类型
平行消光
对称消光
斜消光
各种消光类型示意图
一. 消光类型
(三). 消光类型的影响因素
矿片的消光类型取决于矿物的光性方位和切面方向 , 不同晶系矿物的消光类型具有各自的特征.
1. 中级晶族:多数切面为平行消光和对称消光,斜消光的
切面少见. 2. 斜方晶系:多数切面为平行消光和对称消光,少数切面 出现斜消光.消光角大多较小. 3. 单斜晶系:不同切面的消光类型可能不同. 例如Nm平 行b轴的角闪石: 在(100)面上为平行消光;在(001)面上 为对称消光; 在(010)面上为斜消光(在该切面上,Ng轴 与C轴共面, 故可以测定 C∧Ng). 4. 三斜晶系:多数切面为斜消光.
第一级序
R:
200 400 600
第二级序
800 1000 红色 橙色 黄色
第三级序
第四级序及更高序
2000
l=700 (mn) l=620 l=560 l=515 l=470 l=450 l=410
绿色
蓝色 靛色 紫色
不同波长单色光随光程差改变所产生的明暗相间的干涉条带
四.干涉色及干涉色色谱表
2.
干涉色级序及各级序特征
△ (1).干涉色色序: 影响因素光程差R=d· 若用白光做光源, 在正交偏光镜间缓慢推入石 英楔,随着石英楔的慢慢推入,光程差连续地增 大, 视域内出现的干涉色由低到高有规律的变 化, 干涉色这种有规律的变化叫做干涉色色序. (2)干涉色级序(四-五个级序):要记住 第一级序：暗灰-灰白-浅黄-亮黄-橙-紫红 第二级序：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-红 第三级序：蓝绿-绿-黄-橙-红-粉红 第四级序：粉红-浅绿-浅橙,色浅且混杂. 高级白干涉色：与珍珠表面类似的亮白色.
第三章. 正交偏光系统下 晶体的光学性质
1.正交偏光系统的构成及光学特点 2.正交偏光镜间矿片的消光现象及消光位 3.正交偏光镜间矿片的干涉现象及干涉色
4.补色法则和补色器
5.正交偏光间主要光学性质的观测和测定
一.正交偏光系统的构成及光学特点
构成： 同时使用上、下两个偏光 镜且其振动方向互相垂直。 系统的光学特点： 不放任何矿片时，通过下 偏光镜的光波其振动方向 与上偏光镜的振动方向互 相垂直，光波不能通过， 视域黑暗。 P P
• 补色法则
,
(1).同名半径平行,干涉色级序升高 R总=R1+ R2， 故 R总> R1 R总> R2.. 干涉色级序升高.
(2).异名半径平行,干涉色级序降低. R总=│R1- R2│， R总有三种情况: R总< R1,R总< R2: 干涉色级序比原来两个矿片都低； R总> R1, R总< R2: 干涉色级序介于原来两个矿片之间 R总< R1,R总> R2: 干涉色级序介于原来两个矿片之间. • R1=R2, R总= 0, 此时视域内变黑暗,这种现象称消色.
实验四.消光类型 消光角和延性
符号的测定
实验目的
1. 认识消光类型 2. 学会消光角和延性符号的测定方法 3. 认识双晶的特点
实验内容
1. 观察黑云母或白云母的平行消光并 测定起延性符号 2. 观察普通角闪石的对称消光及斜消 光类型 ; 测定其消光角 , 即在 (010) 切面上测定C∧Ng 3. 双晶的观察
光程差R=d×（Ng-Np)
2. 正交偏光镜间光波的干涉作用及控制因素
450位置: 矿片的光率体椭圆半径与上\下 偏光镜成450角时, 矿片最明亮. P n
K1
P
K
n1
1
K K1
A
O K
K1/ K2 /
A
A
O K
K1/ K2 /
A
n2
K2 K2
n2
P
A: 450 位置
P
B: 非450 位置
矿片上光率体椭圆半径K1, K2和上 / 下 偏光镜振 动方向的夹角大小与光波振幅大小的关系示意图
如果两束光波具备上述条件将发生干涉作用.
P
A
上 偏 光 镜
K2 K1 K1 K2
A
K1
P P
K2
P P
P
下 偏 光 镜
K1〃 K1
A
K1′K2′ K2 〃
A
K2
P
A
B
P
光率体椭圆半径与PP/AA斜交时的光路图(A)和矢量分解图(B)
2.正交偏光镜间光波的干涉作用及控制因素
光源为单色光
透出下偏光镜 进入矿片后 透出矿片
一. 消光类型
(一). 消光类型的含义: 指矿片处于消光位时, 矿片的解理缝, 双 晶缝, 或晶体的轮廓 (它们与结晶轴有一定的关系)等与目镜十字丝(代表上/下偏光 的振动方向)的相互关系. (二). 消光类型的划分: (1). 平行消光: 矿片处于消光位时,其解理缝,双晶缝或晶棱等 与目镜十字丝之一平行. (2). 对称消光: 矿片处于消光位时, 它的两组解理缝,两个晶面 迹线或两组双晶缝夹角的角平分线与目镜十字丝平行. (3). 斜消光: 矿片处于消光位时, 其解理缝,双晶缝或晶棱等与 目镜十字丝斜交.
进入上偏光镜
K2 ′ K1′
P
P
A: R=2n
l
2
K2
A (3)
A
K1
K2
A
பைடு நூலகம்K”
A (4)
P
(1)
K2
P
(2)
K1
B: R=（2n+1）
l
2
A
K” K1 B (3) B (4)
A
正交偏光镜间偏光矢量分解平面示意图(入射光波垂直屏幕)
2. 正交偏光镜间光波的干涉作用及控制因素
如果光源为单色光，则当光程差等于单色光半波长 的偶数倍时（R=2n λ /2）,干涉的结果是互相抵消 而变黑暗; 光程差等于单色光半波长的奇数倍（R=（2n+1） λ /2）时, 干涉的结果是互相迭加，使亮度增强. 如果光程差介于二者之间，干涉的结果介于黑暗与 最亮之间. 显然,光程差对干涉作用的结果起主导作用.
• 矿片光率体椭圆半径方向和名称的测定
1. 将欲测矿物切片置于视域中心，转动物台使其消光，此 时矿片的光率体椭圆切面的长、短半径方向和上、下偏 光镜的振动方向一致。 2. 转物台450，此时矿片的光率体椭圆切面的长、短半径方 向和目镜十字丝（代表上、下偏光的振动方向）成450角,， 此时矿片的干涉色最亮。 3. 从试板孔插入试板，观察矿片的干涉色变化，如果干涉 色降低，异名半径平行；如果干涉色升高，则为同名半 径平行。 4. 试板上的光率体椭圆半径名称和方向是已知的，根据补 色法则可确定出矿片上光率体椭圆半径的名称和方向。
下偏光镜
A
上偏光镜
A
正交偏光系统光路图
二.正交偏光镜间矿片的消光现象 及消光位
消光现象
矿片在正交偏光镜 间呈现黑暗的现象. (一).全消光 旋转物台一周, 均
晶体切片
A
上偏光镜
A
质体或非均质体垂
直光轴切片的消光 现象不改变（永久 P P
下偏光镜
消光).
二.正交偏光镜间矿片的消光现象及消光位
(二). 四次消光
五.补色法则和补色器
• 几种常见的补色器：
云母试板: 光程差约147nm，相当于黄光的四分之一波长, 正交偏光镜间呈一级灰白的干涉色.它可使正交偏光镜间 矿片的干涉色级序升降一个色序. 石英楔: 光程差一般为 0 -- 1680(nm),在正交偏光镜间 由薄至厚可以依次产生 1 -- 3 级干涉色.若在矿片上由 薄至厚缓慢地推入石英楔，同名半径平行时,矿片干涉色 升高；异名半径平行时，矿片干涉色逐渐降低,当推至石 英楔与矿片的光程差相等处， 矿片消色而使视域变黑暗, 由此可测出矿片的干涉色级序.
二.消光角及其测定方法
(一). 消光角的表示方法
消光角一般以结晶轴与光率体椭圆半径之间的夹角表示. 对单斜晶系而言,包含Ng,Np轴和a,c结晶轴的光轴面大多 与(010)面平行,因此通常可以在(010)面上测定光率体主 轴与结晶轴之间的夹角. 例如, 单斜辉石或普通角闪石即在 (010)上测定其消光角 (c∧Ng).
五.补色法则和补色器
• 补色器
在两个矿片中，如果一个矿片的光率体椭圆半径名称及 光程差为已知，则可根据补色法则测出另一矿片的光率 体椭圆半径名称及光程差. 所谓补色器就是已知光率体 椭圆半径名称及光程差的矿片.
• 几种常见的补色器： 石膏试板: 光程差约 550(nm)，正交偏光镜间 呈一级紫红的干涉色. 它可使正交偏光镜间矿 片的干涉色级序升降一个级序.
实验三.干涉色级序双折射率的测定
实验目的
1. 2. 3. 4.
掌握1-3级干涉色级序和高级白干涉色的特征 学会使用补色器观察矿片干涉色的升降变化 学会测定矿片光率体椭圆半径的方向和名称 学会测定最高干涉色级序和双折射率的方法
实验内容
1. 在正交偏光镜间缓慢地插入石英楔,观察1-3级 干涉色级序和高级白干涉色的特征 2. 利用补色器测定矿片光率体椭圆半径的方向和 名称 3. 利用楔形边法判断橄榄石或辉石的干涉色级序 4. 利用石英楔测定橄榄石或辉石的干涉色级序并 在色谱表上查处其双折射率.
旋转物台一周, 非均质体晶体 非垂直光轴切片的光率体椭圆 半径有四次与下偏光镜平行的 机会, 故出现四次消光现象. 消光位:非均质体非垂直光轴切 片在正交偏光镜间处于消光现 象时的位置. 注意:矿片处于消光位时的意义 P A A
上偏光镜
晶体切片
P
下偏光镜
三. 正交偏光镜间矿片的干涉现象
非均质体晶体非垂直光轴的矿片, 其光率体椭 圆半径与上\下偏光镜振动方向斜交时(即矿片 不在消光位时), 透过晶体分解的两束光波将 发生干涉作用. 1. 光波发生干涉作用的条件 (1)两束光波的频率相等. (2)两束光波具有固定的光程差. (3)两束光波在同一平面内振动.
注意：根据矿片干涉色的高低选择适当的试板.
光 率 P P P P 体 椭 转物台45° 圆 消光位 A 半 径 名 P P P P 称 测 定 加入试板干涉色降低 加入试板干涉色升高 异名平行 同名平行
A
最高干涉色级序的测定
1.楔形边目估法
颗粒必须具有楔形边，且最外边为一级灰白干涉色，向里 逐渐升高，并且该颗粒具有最高干涉色。 2.石英楔测定法 （1）选择干涉色级序最高的切片，置于视域中心，旋转 物台使其消光。 （ 2 ）旋转物台 450, 使其光率体椭圆切面长、短半径（ Ne 和 No 或 Ng 和 Np ）和目镜十字丝（上、下偏光振动方向） 成45゜角，此位置干涉色最亮。 （3）从试板孔缓慢推入石英楔，观察矿片干涉色变化， 若干涉色级序逐渐升高，说明同名半径平行，不能测，只 有转物台90゜，使它们异名半径平行。才能测。