晶体光学复习资料

晶体光学复习资料
一、名词解释：
1.双折射率：两种偏光折射率的差值称为双折射率。

2.光率体：表示光波在晶体中传播，光波的振动方向与相应的折射率之间相关性指示体。

3.光轴：光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，这种特殊方向称为光轴
4.光轴角：两个光轴之间所夹的锐角称光轴角
5.光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系称为光性方位。

6.矿物的糙面：在单偏光下观察不同矿物的表面时，可看到某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面显得较为粗糙呈麻点状，好象粗糙皮革，这种现象称为糙面
7.矿物的突起：在岩石薄片中，各种不同矿物表面高低不同，这种矿物表面突起来的现象称为突起。

8.矿物的闪突起：在单偏光镜下，转动载物台，非均质体矿物边缘糙面及突起高低产生明显变化的现象称为闪突起。

9.矿物的多色性：在单偏光镜下转动载物台时，许多有色非均质体矿片的颜色及颜色的深浅发生变化，这种由于光波在晶体中波动方向不同，而使矿物的颜色发生变化的现象称为多色性
10.消光位：矿片在消光位时所处的位置，称为消光位。

11.消光角：光率体椭圆半径与解理缝、双晶缝及晶面迹线之间的夹角称为消光角。

12.平行消光：当薄片消光时，解理缝、双晶缝、晶体轮廓等与目镜十字丝之一平行，称为平行消光。

13.对称消光：薄片消光时，目镜十字丝为两组解理缝或两个晶面迹线夹角的平分线，称为对称消光。

14.斜消光：薄片消光时，解理缝、双晶缝、晶体轮廓等与目镜十字丝斜交，称为斜消光。

15.光程差：光通过矿片中的晶体时，发生双折射形成快光与慢光，当慢光离开矿片时，快光已在空气中进行了一段距离，并在它们到达上偏光镜前保持不变，这段距离称光程差。

16.补色法则：两个非均质体除垂直光轴以外的任意方向切面，在正交偏光镜间45位置重叠，光波通过这两个矿片后，总光程差的增减称为补色法则。

17.正延性：长条状矿物切面，其延长方向或解理缝方向与光率体椭圆长半径Ng或Ng′平行或其夹角小于45°
18.干涉色：当白光通过正交偏光镜的矿片后，经干涉作用形成的颜色称为干涉色。

19.Bxa：两个光轴之间的锐角等分线称锐角等分线，以Bxa表示。

20.Bxo：两个光轴之间的钝角等分线称钝角等分线，以Bxo表示。

二、复习题
1.光率体的类型及各类型光率体的特征（P35）。

①均质体光率体
均质体包括高级晶族的等轴晶系矿物及非晶质物质，此类物质光率体为圆球形，各个方向折射率值唯一，都是N，任何方向切面都是圆切面，其半径为折射率值N。

②一轴晶光率体
一轴晶矿物是指中级晶族的矿物，光波在此类矿物中传播时，只有沿某一个特殊的方向才不会发生双折射，这个方向称为光轴。

光率体的特征：
（1）形态
一轴晶光率体为以Ne轴为旋转轴(平行c轴)、No(垂直c轴)为半径组成的旋转椭球体。

（2）结构要素
①两个光学主轴：Ne轴和No轴，相互垂直，代表一轴晶两个主要光学方向。

②两个主折射率：Ne和No，Ne是非常光的折射率，No是常光的折射率。

（3）光性正负的划分
当Ne>No时称为一轴正晶，标记为：一（+），如石英。

当Ne<NO SPAN>时称为一轴负晶，标记为：一（－），如方解石。

③二轴晶光率体
二轴晶矿物包括低级晶族(斜方、单斜、三斜晶系)的矿物，均具有两个光轴，故称二轴晶，三个结晶轴单位各不相等(a≠b≠c，a≠c)，表示它们三度空间方向的不均一性。

二轴晶光率体的特征：
（1）形态
二轴晶光率体为三轴不等椭球体。

（2）结构要素
①三个光学主轴：Ng轴、Nm轴和Np轴，两两垂直，代表二轴晶三个主要光学方向。

②三个主折射率：Ng、Nm、Np。

大小关系Ng>Nm>Np。

③两个光轴（OA）：垂直于光轴的光率体切面为半径为Nm的圆，即沿光轴方向入射的光不发生双折射。

由于有两个光轴，故称二轴晶。

④光轴角：两光轴之间所夹的锐角称为光轴角，符号 2V，2V的角平分线称锐角等分线，符号Bxa，两个光轴之间所夹的钝角平分线称钝角等分线，符号Bxo。

（3）光性正负的划分
当Ng-Nm>Nm-Np，即Bxa= Ng时，为正光性，标记为：二（+）。

当Ng-Nm<NM SPAN>-Np，即Bxa= Np时，为负光性，标记为：二（－）。

2.晶体的光性分类与晶体对称分类的关系。

均质体——等轴晶系——高级晶族
非均质体——一轴晶——三方晶系
——六方晶系——中级晶族
——四方晶系
——二轴晶——三斜晶系
——单斜晶系——低级晶族
——斜方晶系
3.各晶系光性方位的特点。

高级晶族：通过圆球体中心的任何三个相互垂直的直径都可与等轴晶系的三个结晶轴相当
中级晶族：中级晶族晶体的光率体是一个旋转的椭球体，其旋转轴（光轴，Ne轴）与晶体高次轴（Z轴）一致，如黄玉
低级晶族：斜方晶系是光率体的三个主轴与晶体的三个结晶轴一致
单斜晶系是Y晶轴于光率体之一重合，其余的两个主轴与另两个结晶轴斜交如透闪石
三斜晶系是光率体的三个主轴与晶体的三个结晶轴斜交，其斜交角度因矿物而异
4.偏光显微镜是由哪些主要部件组成？
整个偏光显微镜由机械系统组件（镜座，镜臂，载物台，镜筒）、光学系统组件（反光镜，上下偏光镜，锁光圈，聚光镜，物镜，目镜，勃氏镜）和附件（补色器，显微尺等）三个部分组成
5.为什么要校正中心，校正中心的步骤。

中心不正旋转物台, 视域中心的物像会偏离视域中心,甚至跑出视域之外, 妨碍观察。

(1) 将物镜安装在正确的位置上, 准焦后在视域里选择薄片上一点a , 移动薄片使a位于十字丝交点, 将薄片固定。

(2) 旋转物台一周, 若点 a 离开中心, 以另一圆心 o 点作圆周运动, 则证明中心不正, 需要校正。

(3) 旋转物台 180°, 使 a 点由十字丝交点移至 a′处。

(4) 扭动物镜上的校正螺丝, 使 a′点移至偏心圆圆心 o 点, 初校即算完成。

(5) 移动薄片, 将点 a 从 o 点移至十字丝交点旋转物台检查, 若已校好,则点a不动 , 否则尚需重复前述操作步骤加以校正。

6.单偏光镜下能观察矿物的哪些光学特征？
①矿物的外表特征, 如形态、解理; ②矿物对光波吸收强弱的性质, 如颜色、多色性; ③与矿物折射率相对大小有关的光学性质, 如突起、糙面、边缘、贝克线及贝克线色散效应等。

7.测量解理夹角的步骤。

( 1 ) 选择两组解理缝最细最清晰、升降镜筒解理缝不左右移动的切面。

( 2 ) 旋转物台使一组解理缝平行或重合于目镜十字丝的纵丝, 并记下物台上读数a。

( 3) 旋转物台使另一组解理缝平行于目镜纵丝，记下物台读数b; 两个读数的差值( 即a 与b 之差) 即为所测解理角。

8.贝克线的移动规律是什么，如何利用贝克线的移动规律来判断矿物折射率的相对大小？
移动规律：( 1 ) 提升镜筒( 下降物台) , 贝克线总是向折射率大的方向移动。

( 2 ) 下降镜筒( 提升物台) , 贝克线总是向折射率小的方向移动。

9.什么叫糙面，并画图说明其产生的原因。

在单偏光镜下，可以看到岩石薄片中各种矿物表面的光滑程度不一，某些矿物表面较为光滑，某些矿
物表面显得较为粗糙而呈现麻点状，好像粗糙皮革一样，矿物表面光滑程度不同的现象称为糙面
糙面产生的原因:矿物表面具有一些显微状凹凸不平，覆盖在矿片之上的加拿大树胶折射率与矿片的折射率
不同，光线通过两者之间的界面，发生折射作用，使矿片表面的光线集散不均一，因为显得矿物表面各个
点上的明暗程度不同
10.简述测定消光角的方法和步骤。

1 ) 选择定向切片。

如测角闪石的消光角应选一组解理清晰, 多色性明显, 干涉色最高的切片( 即平行光轴面的切面) 。

2 ) 解理缝或双晶缝平行纵十字丝。

将选定的矿片置于视域中心, 旋转载物台使解理缝或者双晶缝平行纵十字丝, 记下载物台读数a。

3 ) 矿片达到消光位。

旋转载物台使矿片达消光位, 此时矿片上的光率体椭圆半径与目镜十字丝一致, 记下载物台的读数b。

两次读数的差值即为该矿物的消光角。

4 ) 确定光率体半径名称。

从消光位转45°插入试板, 观察矿片干涉色的升降变化,应用补色法则, 同名半径一致, 干涉色升高, 异名半径一致, 干涉色降低, 确定光率体半径名称。

11.什么叫延性符号，如何测定？
长条状矿物切面，其延性方向与光率体椭圆长半径Ng或N’g平行或其夹角小于45°时，称正延性。

其延长方向与光率体椭圆短半径Np或N’p平行或其夹角小于45°时，成为负光性。

如果柱状矿物的光性方向是Ng∥Z晶轴，则平行Z轴切面均具正延性。

如果Np∥Z晶轴，则平行Z轴的切面均为负延性。

如果Nm∥Z晶轴，则平行Z轴的切面中有正延性也有负延性
12.各级干涉色的特点。

第Ⅰ级序主要干涉色: 暗灰- 灰白- 浅黄- 橙紫红, 其光程差为0 ～550nm, 主要特点是无蓝、绿干涉色, 而出现特有的灰色、灰白色。

Ⅱ级序主要干涉色: 蓝- 蓝绿- 绿- 黄- 橙- 紫红, 其光程差为550 ～1100nm, 主要特点是出现蓝、绿色, 颜色鲜艳, 色浓而纯, 色带间界线较清楚, 尤其是Ⅱ级蓝最清晰。

第Ⅲ级序主要干涉色: 蓝- 绿- 黄- 橙- 红, 其光程差为1100 ～1650nm, 若将第Ⅲ级序与第Ⅱ级序的干涉色作比较, 则它们在颜色上的出现顺序是一致的, 但第Ⅲ级序较第Ⅱ级序干涉色浅, 干涉条带之间的界线不如第Ⅱ级序清楚, 其中Ⅲ级绿最鲜艳。

第Ⅳ级序主要干涉色: 浅蓝- 浅绿- 浅橙- 浅红, 当其光程差为1650 ～2200 nm, 干涉色的颜色更浅, 颜色混杂不纯, 干涉色条带间的界线更模糊。

第Ⅴ级以上的干涉色: 称为高级白
13.简述锥光镜的装置及其光学特点。

⑴聚光镜的作用: 使平行偏光变成锥形偏光。

⑵勃氏镜或取去目镜作用: 放大干涉图。

⑶高倍物镜作用: 接纳更大范围的入射光波，使图象更清晰。

(4) 锥光系统的适用范围：非均质体
均质体矿物的光学性质各方向一致，光波以任何方向射入矿片，都不发生双折射，在正交下全消光，锥光下没有干涉图。

非均质体矿物的光学性质随方向而异，在锥光下能形成干涉图，其干涉图的图像特点因矿物的轴性和切面方向而不同。

锥光镜可以测定矿物的光学常数为：轴性、光性符号，光轴角和切面方向。

14.简述一轴晶垂直光轴切面的干涉图特征及其应用。

图像特点：①由黑十字和同心圆干涉色圈组成，黑十字交点位于十字丝中心。

②干涉色圈以黑十字交点为中心，成同心环状。

干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。

③转动物台360°,干涉图不发生变化。

应用：①确定轴性和切面方向，根据图像特点,可确定为一轴晶垂直光轴的切
②测定光性符号Ne=Ng 正光性Ne=Np 负光性
15.简述二轴晶垂直Bxa切面的干涉图特征及其应用。

特征：①当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干涉图由黑十字和―∞‖干涉色圈组成，干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。

②转动载物台，黑十字从中心分裂形成两个弯曲的黑带，当光轴面与上下偏光镜振动方向成45°夹角时，两个弯曲的黑带顶点之间距离最远。

③转动载物台90°时，弯曲黑带又合成黑十字，但其粗细黑带已更换了位置。

应用：①确定轴性和切面方向。

根据图像特点,可确定为二轴晶垂直锐角等分线(⊥Bxa)的切面.
②测定光性符号Bxa =Ng 正光性Bxa =Np 负光性
16.一轴晶斜交光轴的切面干涉图的特征与二轴晶斜交光轴切面干涉图的特征有何不同？各自如何确定象限的位置及测定光性符号正负。

17.透明矿物薄片系统鉴定的内容和一般程序。

1）矿物的系统鉴定首先应该区分是均质体矿物还是非均质体矿物。

对于均质体，其各个方向切面为全消光，且无干涉图。

对于非均质体，仅垂直光轴切面全消光，其它则为四次消光，且有干涉图。

然后再分别对均质体和非均质体加以鉴定。

对于均质体矿物只需在单偏光镜下观察矿物的晶形、解理、突起等级和颜色等特征；
对于非均质体矿物需要在以下四个方面进一步鉴定：a)在单偏光下观察晶形、解理、突起等级、闪突起、颜色、多色性、测定解理夹角等。

b)在正交偏光镜下观察消光类型、双晶、延性符号及干涉色级序等。

c)选择一个垂直光轴的切面，在锥光镜下确定轴性测定光性符号。

如为有色矿物，在单偏光镜下观察No或Nm的颜色。

d)选择一个平行光轴或平行光轴面的切面，在正交偏光镜下测定最高干涉色级序、最大双折率和消光角的大小。

如为有色矿物，观察No、Ne或Ng、Np等颜色。

写出多色性和吸收性公式。

系统测定光学性质后，查阅有关资料，定出矿物名称。

2）矿物的不同晶体光学性质的需要在不同定向切面上进行测定，对于多色性公式、吸收性公式、双折射率及消光角等特征，需要在平行光轴或光轴面的切面上测定、对于光性正负的确定需要在除平行光轴或光轴面的切面外的各种切面上进行、对于2V大小的测定则需要在垂直光轴的切面上进行。

垂直光轴切面特征：a)有色矿物不显多色性、b)全消光、c)锥光下显示一轴晶或二轴晶垂直光轴切面干涉图；平行光轴或平行光轴面切面特征：a)多色性最明显、b)干涉级序最高、c)锥光下显示平行光轴或光轴面切面干涉图；其它方向的切面特征介于上述两种切面之间。

3）主要的观察内容有：单偏光镜下包括矿物的晶态、解理、颜色及多色性、突起及闪突起等、正交偏光镜下包括干涉色级序、双晶类型、延性符号、双折射率大小、消光类型及消光角等、锥光镜下包括切面方向、轴性、光性及2V大小等。

18.试述角闪石的晶体光学特点。

角闪石：手标本上多呈暗绿色
光性：手标本上多呈暗绿色、暗褐—黑色‗薄片中呈绿色，褐色。

单斜晶系晶体多呈长柱状，多色性为Ng=深绿，蓝绿，Ng=绿，黄绿，Np=淡绿，淡黄绿。

吸收性为Ng＞Nm＞Np。

正中—正高突起。

Np=1.638～1.701,Nm=1.630～1.691,Ng=1.638～1.701,Ng-Np=0.018～0.020.最高干涉色为 I级橙红——Ⅱ级蓝，单斜角闪石消光类型，Ng∧c=12°～24°，但通常在20°左右。

简单双晶和聚片双晶常见。

二轴（—），2V=52°～89°, 但多数为66°～85°。

解理（110）和（001）两组，夹角54度。

延性符号：沿晶体延长和解理方向为正延性。

19.矿物的突起等级可分为哪几种？如何确定未知矿物的突起等级？
1）突起是薄片中矿物颗粒看起来凸出或凹入的现象。

它是由于矿物折射率与加拿大树胶折射率不同，光波通过两者之间界面而发生折射、全发射作用的结果；
2）根据矿物折射率的高低，可将矿物的突起等级分为负高突起(折射率小于1.48)、负低突起(折射率为1.48—1.54)、正低突起(折射率为1.54—1.60)、正中突起(折射率为1.60—1.66)、正高突起(折射率为1.66—1.78)和正高突起(折射率大于1.78)等6种；
3）要确定未知矿物的突起等级，首先可以根据提升镜筒时，贝克线的移动方向来确定所鉴定矿物的突起正负，然后再根据其边缘及糙面特征来确定其突起高低，最后是综合上述两方面的特征确定矿物的突起等级。

当然也可以先确定突起等级，再确定突起正负。

在提升镜筒时，如果贝克线由树胶移向矿物，矿物为正突起，反之，则为负突起；
如果矿物颗粒的表面越光滑，边缘越不清楚，其突起就越低，反之，如果矿物颗粒的糙面越显著，边缘越宽，其突起就越高。