qd-第5章 正交偏光镜下的晶体光学性质

二、正交偏光间光的干涉现象
1.薄片中偏光分解
偏光进入处于消光位以外的非均 质体切片时，发生双折射现象， 即分解成K1和K2振动的两束偏 光。 路径:PP——进入光片——发生 双折射——分解为2束偏光K1 和K2，且NK1>NK2 K1和K2速度不同，先后透过薄片
二、正交偏光间光的干涉现象
2. 上偏光中偏光的再次分解
平行，干涉色级序降低 (3)若异名半径平行，
偏光矢量分解平面图
A K2 2 K2 K2 P P R =2n P P P K 2' 1 P
由于K1折射率大于K2折射率，故在薄片中 的传播速度不同，因而先后透出薄片 并到达上偏光镜。 因其振动方向既不平行又不垂直上偏光镜 的振动方向，所以再次发生分解， K1分解为K1′与K1″ ， K2分解为K2′与K2″。 分解后 K1′与K2 ′与AA平行,可以通过; K1″与K2″与AA垂直,无法通过;
三、各晶系矿物的消光类型
2.低级晶族矿物
(3)三斜晶系
a,b,c轴与Ng，Nm，Np分别斜 交绝大多数切面为斜消光， 且消光角随着切面方向不同 而有差异
如斜长石(An35) Ng∧b, Nm∧c Np∧a，
小结：晶系与消光类型
等轴晶系：全消光 中级晶族：平行消光 斜方晶系：平行消光、对称消光 单斜晶系：平行消光、对称消光、 斜消光 三斜晶系：斜消光
二、正交偏光镜的特点
3. 若放薄片,且为非均 质体斜交光轴切面,但光 率体椭圆半径之一平行 PP(垂直AA),光波透过薄 片后,不发生双折射,得 到的一束偏光仍不能透 过上偏光镜AA方向,视域 黑暗,产生消光.
二、正交偏光镜的特点
4. 若放薄片,为非均质体 斜交光轴切面,且光率体椭 圆半径之一与PP斜交,PP偏 光透过薄片后,发生双折射, 分解为2种偏光,这2种偏光 再透过上偏光AA后,发生干 涉现象,最后显示一定的颜 色(后边详细讲)
消光角的大小
(2) 观察矿物的干涉色, 测定矿物
干涉色的级序
(3) 观察矿物双晶，测定矿物延 性正负等。
方解石干涉色
二、正交偏光镜的特点
1. 不放薄片,视域为黑 暗,因为PP光,不能通过 AA方向,光波无法通过 上偏光镜,视域黑暗.
二、正交偏光镜的特点
2. 若放薄片,且切片方向为 均质体任意切面,或非均质 体垂直光轴的圆切面,不发 生双折射,光波透过薄片后, 不发生双折射,得到的一束 偏光仍不能透过上偏光镜AA 方向,视域黑暗,产生消光
二、正交偏光镜的特点：小结
第二节 消光与消光类型
概念: 消光——透明矿物薄片，在正 交偏光镜下呈黑暗的现象， 称为消光。 消光位——消光时所处的位置， 称为消光位。
矿片
P
下偏光
P
下偏光
P
下偏光
A
B
C
一、矿物的三种消光现象
1.全消光——
均质体或非均质体垂直光轴 的切片,在正交偏光镜下,旋 转物台360,视域始终呈黑暗, 这种现象称为全消光.
举例： 石英最高干涉色为一级黄白，R＝270nm, 薄片厚度为0.03mm, 它的双折率多少？ 解答：查表 N =0.009
第五节、补色法则与补色器
附件：云母试板、石膏试板和石英楔
一、补色法则
1. 定义—— 在正交偏光镜的45 位置放置两个互相 重叠的非均质体矿 片(垂直光轴切片除 外)，在光波通过此 二矿片后，其总的 光程差增减法则称 补色法则。
(原因见右图)
一、矿物的三种消光现象
2.四次消光—— 非均质体除垂直光轴以外 的任何切片,在正交偏光 镜下,旋转物台360,视域 呈四次黑暗、四次明亮的 现象，黑暗时为消光，因 此称为四次消光. (原因见右图)
一、矿物的三种消光现象
3. 不消光——
非均质体矿物集合体，在正 交偏光镜下,有的矿物颗粒 光率体椭圆半径与PP，AA一 致，呈消光状态，而同时其 他大部分的矿物矿物颗粒光 率体椭圆半径与PP，AA斜交， 因此整个集合体的视域不消 光。
二、矿物的三种消光类型
类型划分的依据： 依据矿物消光时，矿物的解理、双 晶缝以及晶面迹线与目镜十字丝的 关系，可以划分出三种消光类型。
1.平行消光 矿片消光时， 解理缝、双晶 缝或晶面迹线 与目镜十字丝 之一平行。
2
斜消光
矿片消光时解理缝、双晶缝或晶面迹线 与目镜十字丝斜交。 消光角——解理缝、双晶缝或晶面迹线 与光率体椭圆半径之间的夹角称为消光角 。 如单斜辉石Ng∧C >30。
绿 黄 橙 578 592 620
10
5
红外线
短无线电波
10
10
广播波段
红
长无线电波
10
15
770
白光干涉的各种单色光干涉色
红光λ大，带宽 紫光λ小，带窄
干涉色——单色光混合色是由白光通 过正交偏光镜间的薄片（非均质体的 非垂直光轴的切面）后，经干涉作用 形成的，称为干涉色。
第四节、干涉色及干涉色色谱表
45 位置————
当光率体椭圆半径与AA，PP成45 夹角的时候， K1′与K2′的振幅最大，视域最明亮，称为45 位置
第四节、干涉色及干涉色色谱表
一、干涉色及其成因
1. 石英楔: 把石英沿着c轴方向磨成一个楔状, 称为石英楔. Q, 最大N=0.009, 为固定值
R=d (Ne-No)=d •N
一、干涉色的级序
1. 产生：白光作为光源，在正交镜45位 置, 将石英楔由薄到厚慢慢推入试板 孔内, 由于d 逐渐增大, 则R随着d 逐渐 增大，在视域内出现有规律的、连续 的干涉色：
干涉色与干涉色色谱表
I级：暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红 0-550 nm II级：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-紫红 550-1100 nm III级：蓝-绿-黄-橙-红 1100-1650 nm
R=d (Ng-Np)
影响光程差R大小的因素：
应综合考虑：
A. 不同矿物的N不同 B. 即使同一矿物、不同方向N也不同 //OA 或者//AP，—— N最大 OA， —— N=0 其余的切面， ——N=0～Max
光程差
R=d (Ng-Np)
干涉结果与视域亮度，还与K1′与K2′ 的振幅λ的大 小有关 λ越大——亮度越强
将石英楔由薄到厚慢慢推入试板孔内, 由于d 逐渐增大, 则 R随着d 逐渐增大
d
R
第四节、干涉色及干涉色色谱表
2. 单色光光源
在正交镜45位置,插入石英 楔,慢慢移动,视域内依次 出现明暗相间的干涉条带
产生原因：
(1) 若R=2n(λ/2)——黑带暗； (2) 若R=（2n+1)（λ/2）——亮带 (3) 若Ｒ处于上述二者之间， 亮度介于 黑暗与最强之间。
特色：蓝-绿-黄-橙-紫红，颜色鲜艳，色彩浓而纯，色带 之间界线较清楚，尤其是二级蓝最清晰 最显著的颜色——二级蓝
III级：蓝-绿-黄-橙-红
最显著的颜色——三级绿
1100-1650 nm
与第二级颜色出现顺序一致，但是条带之间界线不如二 级清楚，三级绿最鲜艳
IV级：粉红-浅绿-浅橙 1650-2200 nm
正交偏光间光的干涉现象小结
三、光程差
有关参数: 波长λ,光程差R
1. 2束偏光发生干涉的3种情况
(1) 若R=2n(λ/2)——（半波长偶数倍），K1’与K2’振 动方向相反，振幅相等，干涉的结果是二者互相 抵消——黑暗； (2) 若R=（2n+1)（λ/2）——（半波长奇数倍）， K1’ 与K2’干涉后互相叠加，亮度增强 (3) 若Ｒ处于上述二者之间， K1’与K2’ 干涉结果是， 其亮度介于黑暗与最强之间。
颜色更浅，混杂不纯，条带之间界线更模糊
干涉色与干涉色色谱表
第五级或以上，为高级白干涉色，>2200 nm 各色混杂，与珍珠表面接近，呈亮白色
I II
III
IV V
三、干涉色色谱表及其应用
1. 干涉色色谱表包含的内容:
级序，R，N，d, 且
R=d (Ne-No)=d •N
随着R增大，出现各个级序干涉色
亮带中心与暗带的距离,取决于λ
第四节、干涉色及干涉色色谱表
3. 白光光源
7种不同λ的单色光混合
(1) 若R=2n(λ/2)——黑带暗； (2) 若R=（2n+1)（λ/2）——亮带
10
波 长 (nm) 390
-5
紫
射 线
靛 1
X射 线 紫外线 可见光
446 464 500
蓝
对于某一个光程差R，一种单色光 可能是R2n(λ/2)——黑带暗 而另外一种单色光，则未必黑暗 每种单色光按照不同的规律发生叠 加加强和抵消减弱 因此与此R对应的7种单色光再混 合在一起的混合色，就形成了 干涉色。
小结： 不同晶系的矿物及其不同方向大 切片，其消光类型不同。
第三节 光的干涉现象与光程差
一、光波的相干性
光的干涉作用—— 波长相同、相差恒定、传播方向相近 的2束或者2束以上的光在同一介质 中相遇时，在重叠区相互作用产生 相长增强或相消减弱的明暗相间的 干涉条纹的现象。 (1) 若振动方向一致、频率相同—— 双倍振幅，相长增强、亮度增加 (2) 若谷对峰、峰对谷的相干波—— 振幅减弱或者抵消。
3. 透过上偏光镜后的偏光汇聚
透过AA后的2束偏光K1′与K2′特征为: (1) K1′与K2′是由同一种偏光经过2次分 解而形成的,因此其频率相同， (2) K1′与K2′光程差固定 (3) K1′与K2′在同一平面内振动(//AA)， (4) K1′与K2′经过2次分解，振动方向改 变90，位相差180，因此叠加的时候 与非正交偏光的干涉相反，改为半波 长奇数时叠加增强。 因此, K1′与K2′是相干波,会发生干涉现 象,并且取决于光程差R
光程差R——指两束光通过介质后传播距离的差值
三、光程差
2.光程差的计算
(1) 推导过程 (2) 推导结果：
R=d (Ng-Np)
光程差(R)等于矿片厚度(d)乘以双折率(Ng-Np) 因此：R与薄片厚度和双折率成正比，而双折率由 矿物性质和切面方向控制
光程差
(1)矿物性质 (2)切面方向 (3)薄片厚度
I II
III
第四节、干涉色及干涉色色谱表
级序升高：干涉色向R增大方向变化 ——降低：————R减小————
二、干涉色色谱表及其应用
各个级序干涉色的特征
I级：暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红 0-550 nm 特色：无蓝绿，出现特有的灰色，灰白色
II级：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-紫红 550-1100 nm
第五章 正交偏光镜下 的晶体光学性质
第一节 正交偏光镜的装置及特点
一、装置
1. 在下偏光镜PP的基 础上，推入上偏光镜， 且上偏光镜(AA)与下 偏光镜(PP)的振动方 向互相垂直，并分别 平行于目镜十字丝的 方向。
2. 观察的光学性质
在正交偏光镜装置下，可以观察 矿物的晶体性质包括: (1) 消光、消光位和消光类型，
三、干涉色色谱表及其应用
2. 应用
R=d (Ne-No)=d •N
(1) 若已知某一矿物最高干涉色级序R和d，
N ＝ R/d，可以求出双折率 (2)若已知级序R和N， d = R/N
三、干涉色色谱表及其应用
2. 应用
R=d (Ne-No)=d •N
举例： 石英最高干涉色为一级黄白，R＝270nm, 薄片厚 度为0.03mm, 它的双折率多少？ 解答：查表 N =0.009
2. 补色法则
设第一个非均质体椭圆半径为Ng1，Np1，光程差为R1 第二个—————————Ng2，Np2，————R2 (1)若Ng1//Ng2, Np1//Np2， 同名半径平 行，干涉色级序升高 (2)若Ng1//Np2，Ng2//Np1，
R=R1+R2,
R=R1－R2, 异名半径
且R1＝R2 R=0 干涉色为黑色－消光
三、各晶系矿物的消光类型
2.低级晶族矿物
(2)单斜晶系
晶体b轴与Ng，Nm，Np之一重合， 其余2个分别斜交。
例如普通角闪石 Nm＝b， Ng∧c=15-20,有{110}解理 ， 不同方向切面消光类型不同 //(001)切面为对称消光 //(010)切面为斜消光 //(100)切面为平行消光 普通角闪石光性方位
3 对称消光
矿片消光时，目镜十字丝平分两组 解理缝或两条晶面迹线的夹角。
消光类型小结
斜消光
Βιβλιοθήκη Baidu平 行 消 光
对称消光
三、各晶系矿物的消光类型 1.中级晶族矿物
光率体之Ne(光轴)与晶体 C晶轴一致, 平行消光、对称消光为主
三、各晶系矿物的消光类型
2.低级晶族矿物 (1)斜方晶系 3个主轴Ng，Nm，Np与晶 体a,b,c一致，平行消光、 对称消光为主，若有斜 消光，其消光角也不大。