第五章反光下晶体光学性质的研究方法

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。
由上式可知，晶体的反射率主要取决于晶体本身的折 射率、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。
4·反射率的测定
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。
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。
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。
（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、目镜、族物台等，但也有区别，主要在于光学系统不同 （射光和反射光）
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。
能在反光镜条件下研究。 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。
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。
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。
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。
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
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。
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
R2＝R1I2/I1 光电法精度高误差小。
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。
一轴晶：ΔR＝ReRm、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
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。
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。
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。
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
现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
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
12 12
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
根据电磁理论，吸收性晶体的折射率为复折射率，N`=N-iK 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，
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。
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。
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)
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。
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） 非均质体的吸收系数K值，各方向不同（方向异性）
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
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
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：
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。