反光镜下晶体光学性质的研究方法

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第五章 反光显微镜下研究晶体的方法
自然界的晶体物质,按透明程度可以分为透明与不透明两类。透 明晶体主要在透光偏光显微镜下进行研究,不透明矿物用反光显 微镜(包括金相显微镜与矿相显微镜)下进行研究。
金相、矿相、岩相分析研究的区别与联系 金相:对金属材料地组成、结构、构造的研究(反光显微镜) 矿相:对天然岩石的组成、结构、构造的研究(反光镜加偏光镜) 岩相:偏光显微镜下的组成、结构、构造的研究。
但是如果没有先进的仪器,同样可以改装照相机,达到相同的效 果。
显微镜的目镜取下,同时将普通相机的镜头取下,就装好了一台 带照相机的显微镜。
在照相之前,必须把所要的观测现象收入视域中,再关电源,黑 暗中(或弱红光下)装好照相机,开显微镜自带的光源,暴光一定 时间(读妙或记数),关电源。不同的暴光时间多照几张。取出胶 卷,冲,洗,印,放大,上光等,就可以得到所要的显微结构照片。
一轴晶:ΔR=Re-Ro或ΔR=Ro-Re 二轴晶:ΔR=Rg-Rm、ΔR=Rm-Rp、ΔR=Rg-Rp 三个主反
射率
反射多色性是非均质矿物在反射偏光镜下当转动物台时矿物的颜 色发生改变的现象。如石墨Re=白、Ro=灰
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四、内反射及内反射色
当白光照在光片表面,一部分将产生反射,一部分透入矿物中,透入内部的 光线遇到矿物内部解理、裂隙、气孔、包裹体等不同介质界面时光线会反射 回来。这就是矿物的内反射。由内反射作用所产生的颜色称为内反射色,又 称为矿物的体色。
有些反光镜上装有反射器、转换器,可以根据具体情况任意选择 玻璃反射器和棱镜反射器。
垂直照明器也有明视场照明和暗视场照明。
明视场照明:视域中整个矿物表现明亮,但因为不同的矿物因反 射能力不同而有明暗反差,以便研究矿物。
暗视场照明:视域中的矿物表面基本上是暗黑的,但矿物之间的
交结处(尤其是与透明矿物的裂纹、界面具有一定的反射能力,使
R2=R1I2/I1
光电法精度高误差小。
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皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉、 心、肺、肾等多脏器严重损害的, 全身性疾病,而且不少患者同时 伴有恶性肿瘤。它的1症状表现如 下:
• 1、早期皮肌炎患者,还往往伴 有全身不适症状,如-全身肌肉酸 痛,软弱无力,上楼梯时感觉两 腿费力;举手梳理头发时,举高 手臂很吃力;抬头转头缓慢而费 力。
(反光镜加偏光镜) 反光镜主要是研究矿物反射光的性质,以不同的矿物具有不同的 反射能力,来研究矿物(不透明)的性质。 反光显微镜的构造及原理 反光镜的构造与偏光镜的构造基本相似,有镜座、镜筒、镜臂、 物光、和目反镜射、光族)物台等,但也有区别,主要在于光学系统不同(射1
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第一节 反光显微镜
反光显微镜也和偏光显微镜一样,有机械系统与光学系统,所不 同的是反光显微镜中装有反射器及垂直照明系统。一个完善的垂直 照明器具有可任意选用的镀膜玻璃片及直角三棱镜反射器、使入射 光变为平行偏光的前偏光镜,任意放大缩小的虹膜式孔径光栅和视 场光栅。
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第二节 反射光下的晶体光学性质
一、 吸收性晶体及吸收系数
光线入射到矿物晶体表面产生三部分光:反射光(表面反射)、 透射光(透光晶体)、被吸收的光。
三部分光的组成与不同晶体或同一晶体 的油同方向有关。
吸收性晶体的概念:对入射光吸收下当强烈的晶体,既使薄片厚
度为0.03mm也达不到偏光镜下矿物薄片要求,其光学性质只能 在反光镜条件下研究。
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相比,来确定未知矿物的反射率。测量时将试样与已知 矿物镶嵌在一起。直接置反光镜下比较,依次更换标准 矿物,直至两者亮度相等。方法简单,但受主观影响, 精度不够。
B·光电法:
光电法是利用光电池显微光度计,直接测定矿物的反
射率,先测已知矿物的反射强度I1,再测未知矿物的反
射强度I2,已知标准矿物的反射强度R1。
矿物的颜色、反射色、内反射色是三个不同的概念。
颜 色:矿物对白光选择性吸收的结果。 反射色:矿物表面或抛光面由于选择性反射所形成的颜色。又称表色。 内反射色:矿物内部反射作用(包括干涉)所形成的颜色。
三者成因不同,表现也不同,同一矿物在不同的视域中颜色不一定相同。
反射率R>40%,吸收性强,无内反射,颜色与反射色一致。 反射率R=40~30%,少量内反射。颜色决定于表色。 反射率R=30~20%,有一定透明度,它可以反射一部分又透射一部分光,内 反射与颜色一致,与反射色互为补色。 反射率R<20%,透明矿物,都有内反射,内反射与矿物颜色一致。
热腐蚀:抛光后的光片直接加热, 如果会与空气反应,应真空加热 电解腐蚀(电化学腐蚀):不锈钢 板为阴极,光片为阳极(溶解)由 于晶粒之间接触带电位,与晶面上 的电位不一样,在微弱电流作用下 ,边缘易溶,使矿物的显微结构清 楚。
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浸蚀类型较多,一般有下列三种功能(作用): 显出显微结构(晶形、解理、双晶、包裹体及矿物的环带构造。 使矿物着色:不同的矿物有不同的组成,浸蚀后的产物不同,可
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反射器装置有玻片式及棱镜式两种。
玻片式: 玻片与入射光成45度,光源发出的光射到玻片后,一半向下反射,
一半穿过玻片被管壁吸收,向下的光线经试样表面向上反射到玻片, 一半被反射掉,另一半透过玻片,到达目镜成象。这种装置,从光 源发出的光损失大,视域亮度低,为提高亮度,玻片镀上透明薄膜, 另一方面,多次反射产生大量的有害光,降低了试样的反差,优点 是分辨力高。 棱镜式:
为物相在视域中的明亮程度。反射力的大小为反射率,用R(%) 表示。R为反射光强度(Ir)与入射光强度(Ii)的百分比。
反射率与反射光强度成正比:
R Ir 100% Ii
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3、反射率与折射率之间的关系: 晶体的反射率与折射率之间的关系:K:晶体对光的吸
收系数,
R
N N
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K K
2 2
N:晶体的折射率, 1:空气的折射率,如在浸油中则以浸油的折射率 由上式可知,晶体的反射率主要取决于晶体本身的折射
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棱镜反射的优缺点:
如果将反射玻璃换成棱镜,光强也会损失2/3(进入目镜),所以
棱镜反射器用途广,尽管挡住一半物镜,分辩率低,但视域明亮, 矿物反射光的反射明显,便于研究观察。
玻璃反射的优缺点:
视域亮度均匀,分辩率高,为棱镜的两倍,在高倍镜下,偏光性 下,显微摄影的条件有很多优越性,尽管光强损失大。
能使矿物颜色不同。 溶蚀和沉淀:使薄膜溶解或沉淀(溶解物沉淀)。
所以光片浸蚀要均匀,浸蚀后应立即取出,浸蚀液用滤纸吸干, 并用电吹风吹干。
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光片的浸蚀操作,应严格按浸蚀剂的要求来进行(浓度、温度、 时间),不同的光片、不同的矿物其浸蚀方法都不一样,同一光片、 同一矿物,浸蚀剂不一样,也会有区别。
纯金属在:1.5~5之间
半透明晶体为:0.1~0.01
透明晶体为:10左右
均质体的吸收系数K值,各方向相同(无方向性)
非均质体的吸Βιβλιοθήκη Baidu系数K值,各方向不同(方向异性)
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吸收系数指示体类似光率体,也有各种不同的形状,主要表现在 反射率不同。
2 ·反射与反射率 反射是指晶体表面或试样抛光面对入射光的反射能力。通常表现
二、反射色 反射色是矿物光片在垂直照明下的颜色。它是由矿物表面对白光
选择性反射的结果。若对白光七色等量反射,则显灰色,反射出来 的颜色即为矿物颜色。
三、双反射及多色性 双反射是指非均质矿物在偏光镜下当转动物台时由于矿物在不同
的方向上反射率不同,矿物的亮度亦随之改变,这种现象称为双反 射。或者说,矿物主反射率的差值称为双反射。
反射器是显微镜产生反射光的主要部件,作用是把从光源发出的 光通过其垂直投射到物镜表面,再把光片反射回的光线投射到目镜 平面内。
垂直照明器(反射器) 位于物镜与目镜之间,是反光显微镜的心脏。
透光反射器(玻璃片)光强损失1/2,反射光部分折回光源(光强 损失1/2)——光强损失3/4,为减少损失,在玻璃片上镀高折射率 的物质,以提高视域亮度。
N;为晶体 的折射率,决定光的传播速度,K:吸收系数,决定光被 振幅的衰减。
吸收系数K与比例常数(单位厚度吸收入射光的强度)
α=4πκ/λ→Iα=Ie-4πκα/λ
当α=λ时:Iα=Ie-4πκ
吸收系数的物理意义:光波在吸收性晶体中透过距离为λ(波长) 时光强降低至原值的e-4πκ。
吸收系数K的数值范围:吸收性晶体:一般<2,
之明亮,使肉眼看到矿物表面,黑暗反差极明显,以便区分和研究
矿物。
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明视场和暗视场是通过锁光圈来控制的,控制视域的大小和反射 在光强。
照明光源 在反光显微镜下,光源很重要,影响照明度、颜色和矿物的其他 光学性质的观察。 理想光源:光强大、稳定、光质纯(白光或单色光)、而且易控 制(光强大小和单色能力)。 反光镜的光源一般使用钨丝白炽灯,尽管具榄紫光(光线呈黄 色),但其光谱连续加适当的滤光片,就可以产生良好的单色光, 能满足反光镜研究的需要。 主要仪器有:上海光学仪器厂——XJB-1型 江南光学仪器厂——XJL-02型(立式),XJG-04型(卧式) 德国产——Ortholux(西德莱兹)型
从光源发出的光自棱镜全部向下反射,再从试样向上反射,一半 被棱镜挡住,另一半到达目镜成象。棱镜光线损失小,视域亮。常 用于低倍镜。
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反光显微镜的使用和调节 有各种各样的目镜和物镜,其用途各有不同和特点,一定要看说 明书,注意使用方法,取得最佳影象效果,下面主要介绍反光镜的 调节方法。 反光镜的调节分三部分: 物台中心校正:与目镜十字丝中心重叠。 偏光系统校正:石黑和辉目矿的解理或延长方向平行,反知光最 强视域最亮,与之垂直,反射率最小视域最黑,使上下偏光与十字 丝平行。 垂明照明系统:调节灯座,使视域亮度均匀,与稳压电源联通。 视场光阑的调节:(锁光园)使视场光阑至最小,有一小亮圆园 ,使之严格在十字丝中心,再慢慢放大光阑,使其边缘与视域边缘 重合即可。 孔径光阑的调节:避开边缘散射光和调节视域亮度。
晶体吸收性的基本规律:
前提:光波经折射进入吸收归晶体内部,其振幅随传播距离的增 大而减少
I:入射光强,dI:传播一定距离后的光强,dx:为传播的距离(X=0, dI=I)
其三者的关系是:-dI=a×I×dx (a为比例常数)
光强为指数递减,a:表示单位厚度时吸收入射光的强度。
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根据电磁理论,吸收性晶体的折射率为复折射率,N`=N-iK
光片侵蚀,事实上是个化学反应(化学腐蚀)。不同的材料大侵蚀 方法见教材P.149, 表5-5,5-6,5-7
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第五节 显微摄影技术简介
现在很多反光显微镜(金相或矿相)都带有摄像装置(数码和普 通光学相机),最新的还有扫描仪和图像分析仪,可以直接和电脑 相联接,直接输出图片。显微摄影技术使用很少了。(SEM)
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第四节 光片的浸蚀
光片浸蚀是指用化学试剂腐蚀其表面,使矿物在反光镜下更容 易区别和鉴定。
鉴定浸蚀——显示鉴定矿物的特征。 结构浸蚀——显示矿物内部的结构特征。 浸蚀剂:也叫化学试剂,大部分是强酸强碱,强氧化剂及强络 合剂。 浸蚀原理: 光片抛光后,会产生一层非晶质的薄膜,这层膜虽然很薄 1mm/1000,会影响R(反射率)和吸收系数K,尤其是充填于矿物 边界和空隙中的非晶体,会使矿物之间的界线难于分清,影响观察 ,所以要用化学试剂除掉这层膜。 但是化学浸蚀要适中,少量(浓度、温度、时间)反应不完全 ,使矿物表面特征显示不出来,如果过量又会破坏显示出来的特征 ,如果光片的化学性质稳定,结构致密,但靠化学腐蚀是不够的( 显示不了特征)如陶瓷、耐火材料,还要用热腐蚀和电解腐蚀。 16
率、吸收系数及表面光滑程度。对于硅酸盐材料,K约为 10×E-4,可以忽略。
当矿物为均质体,只有一个R,当矿物为非均质体时, 一轴晶:R=(Re+Ro)/2,二轴晶:R=(Rg+Rm+Rp)
/3 不透明矿物的吸收系数在10×E-1以上,不能忽略。 11
4·反射率的测定
A·比较法:
在反光镜下,用已知反射率的标准矿物来与未知矿物
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