矿物的物理性质光学性质
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因此，研究矿物的性质将大大促进国民经济和高科技的发 展。
工艺矿物学Ⅰ
5矿物的物理性质
适用专业：矿物加工工程
一、矿物的光学性质
矿物的光学性质指矿物对光线的吸收、反射和折射 时所表现的各种性质，以及由矿物晶体裂隙引起的光线干 涉和散射等现象。
其光学性质包括矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等。
1．矿物的颜色
当矿物禁带宽度窄(△Eg ＜1.77eV)，甚至价带与导带 重叠（△Eg ＝0ev）时，能量间隔均比可见光的能量小。 可见光中的各种色光都可以使电子跃迁，各种波长的可见 光被大量吸收，矿物不透明。
工艺矿物学Ⅰ
5矿物的物理性质
适用专业：矿物加工工程
✓跃迁到导带上的电子不稳定，又极易回到满带上，返回
同; 其二，价带与导带部分重叠，中间没有禁带。
工艺矿物学Ⅰ
5矿物的物理性质
适用专业：矿物加工工程
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5矿物的物理性质
适用专业：矿物加工工程
当自然光通过矿物时，矿物吸收能量，电子从满带向 导带跃迁，所需的能量取决于禁带的宽度，即满带顶部与 导带底部间的能量差，（能量间隔），以△Eg表示。
不同矿物由于禁带宽度不同而呈现各种颜色。
跃迁(即d-d跃迁或f-f跃迁)，并不是从一个离子向另一 个离子跃迁，故称离子内部的电子跃迁。
实例：红宝石(含铬的刚玉A12O3)，在其晶体结构中， A13+被Cr3+代替，Cr3+在畸变的八面体中受到配位阴离子 O2-的作用，发生d-d跃迁，其能量差相应于篮绿色光所 具有的能量，自然光照射时，吸收蓝绿色光，故呈红色。
➢矿物的物理性质有着广泛的应用：如利用刚玉的高硬度 作为研磨材料；利用石英的压电性在电子工业中作振荡元 件，重晶石因密度大可作为钻井泥浆的加重剂。
➢随着近代科学的发展，矿物广泛地进入了新的技术领域， 尤其是某些尖端科学技术的发展，都需要具有某些具有特 殊性能的矿物材料。
如冰洲石因可获得偏振光而成为激光的偏光材料;石墨 因相对密度小，耐高温，在航空、航天工业用作轻质材料。
矿物的颜色最明显、最直观，对可见光进行选择性吸 收是矿物呈现颜色的主要原因。
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适用专业：矿物加工工程
➢可见光波波长约在390一760nm之间，波长由长至短依次 显示红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色；可见光的混合色 就是白色。
➢不同颜色的光波，用不同波长来表示，单位为纳米 (nm） ，或用波数(cm-1)表示；如果以能量表示时，则用 电子伏待(ev)表示。
➢波数是每厘米波长的数目，其数值等于波长的倒数。以
波数表示波长时，可以直接转换为能量单位。
1cm-1＝2.859cal=1.24×10-4eV(1cal=4.1868J）; 1ev=8066cm-1=1.602189×10-19J)。
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(3)能带间的电子跃迁-带隙跃迁
根据能带理论，晶体中的电子按照能量高低不同分别 位于各能带中，其描述的能带模型有两种： 其一，能带的下部被电子占满，为满带（或称价带），能 量较低；
能带的上部没有被电子占满，为导带，其中的电子能量
较高；
二者之间是禁带，禁带的宽度随矿物的键性不同而不
过渡金属离子周围的配位阴离子(配位体)可视为点电 荷，在这些点电荷的静电场作用下，原来属于同一能级的 d或f亚层将发生分裂，使离子外层电子轨道重新排列，为 维持新的轨道状态，需要吸收一定波长的可见光，晶体因
此呈色。
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wk.baidu.com
适用专业：矿物加工工程
注解：
1.在这个过程中，电子是在同一个离子的内部轨道间的
适用专业：矿物加工工程
2、矿物的呈色机理
矿物受白光照射时，对光产生吸收、反射和透射等各
种光学现象。
➢如果矿物对光全部吸收，矿物呈黑色；
➢如果矿物对白光中所有波长的色光均匀吸收，则矿物呈 灰色，基本上都不吸收则为无色或白色。
➢如果矿物只选择吸收某些波长的色光，而透过或反射出
另一些色光，则矿物就呈现相应颜色。
第五章 矿物的物理性质
前言
矿物的物理性质取决于矿物本身的化学成分和内部结构。
➢不同种矿物，由于其成分和结构不同，物理性质不同， 可以借助物理性质的差异来识别矿物。
➢不同矿物其形成条件不同，其物理性质往往发生微细的
变化，为此可为人们提供矿物成因方面的信息。
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2. 过渡型元素主要是Ti、 Cr、 V、Mn、Fe、Co、Ni)，
及Cu、TR和U等离子，都可使矿物呈色，故称色素离子。
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注解：1.同种离子在不同矿物中可呈不同颜色。这是因为轨道分裂 产生的分裂能不仅取决于过渡型金属离子的种类，而巳与周围阴离 子的种类以及由这些阴离子组成的配位多面体的形状有关。
➢矿物所吸收的颜色和观察到的光的颜色之间存在互补关 系（如表H一4—1）。
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3、矿物的呈色机理
（1）过渡金属离子内部的电子跃迁
含过渡型离子的矿物呈色的主要方式。
在过渡金属元素的晶体结构中，阳离子都具有未填满 的d或f电子亚层。（铁电子构型: 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2 ）
一定能量光波作用下，电子可以从一个离子轨道跃迁到另
一个离子轨道上，这种发生在不同离子之间的电子跃迁称 为电子转移(或电荷转移)。
伴随着电子转移，矿物对可见光有很强的吸收，使矿
物呈现不同的颜色。
实例：
蓝闪石晶体中存在着金属离子Fe2+和Fe3+之间的电子
转移而呈蓝色；石墨晶体结构中碳原子组成的六方网层， 层内π电子可以或多或少地自由转移，造成强的光吸收呈 黑色。
2.惰性气体型离子所构成的矿物，通常无色。这是因为惰性气体
型离子的P轨道同其最邻近的空轨道间的能量差值远比可见光的能
量为大，其电子在可见光能量的作用下，不能被激发，不发生跃迁， 从而可见光不能被吸收，因此矿物无色。
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(2)离子间的电子转移
在矿物晶体结构中，构成共同分子轨道的离子之间在
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一、矿物的光学性质
矿物的光学性质指矿物对光线的吸收、反射和折射 时所表现的各种性质，以及由矿物晶体裂隙引起的光线干 涉和散射等现象。
其光学性质包括矿物的颜色、条痕、光泽和透明度等。
1．矿物的颜色
当矿物禁带宽度窄(△Eg ＜1.77eV)，甚至价带与导带 重叠（△Eg ＝0ev）时，能量间隔均比可见光的能量小。 可见光中的各种色光都可以使电子跃迁，各种波长的可见 光被大量吸收，矿物不透明。
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✓跃迁到导带上的电子不稳定，又极易回到满带上，返回
同; 其二，价带与导带部分重叠，中间没有禁带。
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当自然光通过矿物时，矿物吸收能量，电子从满带向 导带跃迁，所需的能量取决于禁带的宽度，即满带顶部与 导带底部间的能量差，（能量间隔），以△Eg表示。
不同矿物由于禁带宽度不同而呈现各种颜色。
跃迁(即d-d跃迁或f-f跃迁)，并不是从一个离子向另一 个离子跃迁，故称离子内部的电子跃迁。
实例：红宝石(含铬的刚玉A12O3)，在其晶体结构中， A13+被Cr3+代替，Cr3+在畸变的八面体中受到配位阴离子 O2-的作用，发生d-d跃迁，其能量差相应于篮绿色光所 具有的能量，自然光照射时，吸收蓝绿色光，故呈红色。
➢矿物的物理性质有着广泛的应用：如利用刚玉的高硬度 作为研磨材料；利用石英的压电性在电子工业中作振荡元 件，重晶石因密度大可作为钻井泥浆的加重剂。
➢随着近代科学的发展，矿物广泛地进入了新的技术领域， 尤其是某些尖端科学技术的发展，都需要具有某些具有特 殊性能的矿物材料。
如冰洲石因可获得偏振光而成为激光的偏光材料;石墨 因相对密度小，耐高温，在航空、航天工业用作轻质材料。
矿物的颜色最明显、最直观，对可见光进行选择性吸 收是矿物呈现颜色的主要原因。
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适用专业：矿物加工工程
➢可见光波波长约在390一760nm之间，波长由长至短依次 显示红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色；可见光的混合色 就是白色。
➢不同颜色的光波，用不同波长来表示，单位为纳米 (nm） ，或用波数(cm-1)表示；如果以能量表示时，则用 电子伏待(ev)表示。
➢波数是每厘米波长的数目，其数值等于波长的倒数。以
波数表示波长时，可以直接转换为能量单位。
1cm-1＝2.859cal=1.24×10-4eV(1cal=4.1868J）; 1ev=8066cm-1=1.602189×10-19J)。
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(3)能带间的电子跃迁-带隙跃迁
根据能带理论，晶体中的电子按照能量高低不同分别 位于各能带中，其描述的能带模型有两种： 其一，能带的下部被电子占满，为满带（或称价带），能 量较低；
能带的上部没有被电子占满，为导带，其中的电子能量
较高；
二者之间是禁带，禁带的宽度随矿物的键性不同而不
过渡金属离子周围的配位阴离子(配位体)可视为点电 荷，在这些点电荷的静电场作用下，原来属于同一能级的 d或f亚层将发生分裂，使离子外层电子轨道重新排列，为 维持新的轨道状态，需要吸收一定波长的可见光，晶体因
此呈色。
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注解：
1.在这个过程中，电子是在同一个离子的内部轨道间的
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矿物受白光照射时，对光产生吸收、反射和透射等各
种光学现象。
➢如果矿物对光全部吸收，矿物呈黑色；
➢如果矿物对白光中所有波长的色光均匀吸收，则矿物呈 灰色，基本上都不吸收则为无色或白色。
➢如果矿物只选择吸收某些波长的色光，而透过或反射出
另一些色光，则矿物就呈现相应颜色。
第五章 矿物的物理性质
前言
矿物的物理性质取决于矿物本身的化学成分和内部结构。
➢不同种矿物，由于其成分和结构不同，物理性质不同， 可以借助物理性质的差异来识别矿物。
➢不同矿物其形成条件不同，其物理性质往往发生微细的
变化，为此可为人们提供矿物成因方面的信息。
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2. 过渡型元素主要是Ti、 Cr、 V、Mn、Fe、Co、Ni)，
及Cu、TR和U等离子，都可使矿物呈色，故称色素离子。
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适用专业：矿物加工工程
注解：1.同种离子在不同矿物中可呈不同颜色。这是因为轨道分裂 产生的分裂能不仅取决于过渡型金属离子的种类，而巳与周围阴离 子的种类以及由这些阴离子组成的配位多面体的形状有关。
➢矿物所吸收的颜色和观察到的光的颜色之间存在互补关 系（如表H一4—1）。
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3、矿物的呈色机理
（1）过渡金属离子内部的电子跃迁
含过渡型离子的矿物呈色的主要方式。
在过渡金属元素的晶体结构中，阳离子都具有未填满 的d或f电子亚层。（铁电子构型: 1s2 2s22p6 3s23p63d6 4s2 ）
一定能量光波作用下，电子可以从一个离子轨道跃迁到另
一个离子轨道上，这种发生在不同离子之间的电子跃迁称 为电子转移(或电荷转移)。
伴随着电子转移，矿物对可见光有很强的吸收，使矿
物呈现不同的颜色。
实例：
蓝闪石晶体中存在着金属离子Fe2+和Fe3+之间的电子
转移而呈蓝色；石墨晶体结构中碳原子组成的六方网层， 层内π电子可以或多或少地自由转移，造成强的光吸收呈 黑色。
2.惰性气体型离子所构成的矿物，通常无色。这是因为惰性气体
型离子的P轨道同其最邻近的空轨道间的能量差值远比可见光的能
量为大，其电子在可见光能量的作用下，不能被激发，不发生跃迁， 从而可见光不能被吸收，因此矿物无色。
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(2)离子间的电子转移
在矿物晶体结构中，构成共同分子轨道的离子之间在