无机材料测试方法

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2.1.6光率体在晶体中的位置——光性方位
2. 二轴晶光率体的光性方位
(1)斜方晶系晶体的光 性方位 光率体的三个主轴与 晶体的三个结晶轴重 合,三个主轴面与晶 体的三个对称面重合 (如黄玉和堇青石的 光性方位)。具体位 臵关系依实际晶体而 确定,共有六种情况。
堇青石的光性方位
2.1晶体光学基础
电磁波谱
2.1晶体光学基础
2.1.2自然光和偏振光
自然光—一切普通光源 所发出的光。 特点:在垂直于光波传 播方向的平面内,各方 向上都有等幅的光振动, 其振动面是瞬息万变的, 有无数个。
偏振光—振动方向固定不变。
特点:在垂直于光波传播方向的平 面内,只有一个固定方向上有等幅 的光振动,振动面只有一个。又称 为平面偏光。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
d.⊥Bxo的切面:为一椭圆,有双折射现象,折射率分别 为Ng和Nm (正光性),双折射率为Ng-Nm; e.斜交切面:(既不垂直主轴,也不垂直光轴的切面) ①半任意切面:垂直主轴面( NgNp、NmNp、NgNm面)的 斜交切面。这类切面的椭圆半径中有一个为主轴Nm、Ng或 Np,另一半径为Ng′或Np′。 ②任意斜交切面:其椭圆长短半径分别为Ng′和Np′。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
b、方解石 No=1.658, Ne=1.486 特点:旋转轴为短轴, Ne <No,一轴晶负光性光率体, 相应矿物为一轴晶负光性矿 物。 (3) 对光性的指示:过光率体中心垂直入射光作切面 (⊥OA除外),为一椭圆切面。 椭圆的长短半径方向为光波振动方向;半径的长度为相应折 射率的大小;二半径之差为相应双折射率值。
(3)三斜晶系晶体的光性方位 三斜晶系晶体对称程度最低, 仅有一个对称中心与光率体 的中心重合,光率体的三个 主轴与晶体的三个结晶轴皆 斜交,其斜交的角度随矿物 不同而不同,如图斜长石的 光性方位。
2.2偏光显微镜
现代材料测试方法
主要内容

绪论 光学显微分析 X射线衍射分析技术 热分析技术 电子显微分析 红外光谱分析
第一章 绪论

材料科学发展概况 课程的目的和作用


主要参考书
1.1材料科学发展概况


众多新型材料的出现 如功能材料、梯度功 能材料、纳米材料、 复合材料等 材料设计 发展趋势: 新、高、精、尖
3、均质体光率体 形态——球体; 对光性的指示——过光率体 的中心垂直入射光作切面, 在任何方向上得到的都是圆 切面,圆切面的半径代表其 折射率值。
特点:旋转轴为长轴, Ne>No,一轴晶正光性光 2.1晶体光学基础 率体,相应矿物为一轴晶 2.1.5光率体 正光性矿物。 4、一轴晶光率体
(1)形态——旋转椭球体,旋转轴为光 轴(晶体的c轴),并且有正负之分。
将三个椭圆切面按它 们在空间的不同方位 联系起来,即得到镁 橄榄石的光率体—— 三轴椭球体。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
(3) 二轴晶光率体分析 a.二根光轴的位臵:
通过Nm在光率体的一 侧(Ng与Np之间)可 作一系列椭圆切面,一 半径是Nm,另一半径连 续变化于Ng与Np之间, 当该半径等于Nm时,即 为一圆切面;同理,另 一侧也存在一个圆切 面。圆切面的法线即 为光轴方向。
(-) tgV=[(Ng-Nm)/(Nm-Np)]1/2
e.对光性指示:过光率体中心 垂直入射光作切面,在得到的 椭圆切面上,可反映出光波振 动方向,折射率值和双折射率 值。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
(4)二轴晶光率体的主要切面 a.⊥OA的切面:为一圆切面,无双折射现象,只有一个折 射率值,即Nm; b.‖AP的切面:为一椭圆切面,长短半径分别为Ng和Np。 有双折射现象,折射率分别为Ng和Np ,双折射率为Ng-Np, 是二轴晶的最大双折射率值 ; c.⊥Bxa的切面:为一椭圆,有双折射现象,折射率分别为 Nm和Np (正光性),双折射率为Nm-Np;
2.1晶体光学基础
2.1.3 光的折射与全反射
2.光的全反射 当入射光由疏介质射入密介质时,i>r, 即折射线靠近法线; 当入射光由密介质射入疏介质时,i<r, 即折射线离开法线方向折射。增大入射 角i,折射角r也随之增大,当r=90°时, 光线不再进入折射介质中,此时的入射 角称为全反射角(或临界角,用φ表 示),当入射角大于临界角时,即产生 全反射。
2.1晶体光学基础
2.1.3 光的折射与全反射
1、光的折射(折射定律)——入射线,折射线和折射面 法线恒处于同一平面内,且入射角的正弦与折射角的正 弦之比等于光波在入射介质与折射介质中的波速之比。
N2,1=Vi/Vr =sini/sinr N2,1—折射介质对入射介质的折射率。 若入射介质为真空,则N称为折射介质的绝 对折射率,简称折射率。 N2,1= sini/sinr = N ≈V0/Vr Vr—光在空气中的传播速度。 N0 =1.0029 折射率值是宏观地反映介质的微观结构的光学常数,是鉴定透 明矿物的最可靠常数之一。
2.1晶体光学基础
2.1.6光率体在晶体中的位置——光性方位
光性方位—光率体的主轴与晶体结晶轴之间的关系称为~。 1 、一轴晶光率体的 光性方位 一轴晶(三方、四方、 六方)光率体为旋转 椭球体, 其旋转轴(光轴)与 晶体的 c轴(高次对 称轴)一致,光率体 中心与晶体中心重合。
2.1晶体光学基础
(2)举例:a、石英:
光波沿c轴方向入射时,不发生双折射,测得⊥c轴切片的折 射率No=1.544,可得一圆切面;
光波垂直c轴入射时,发生双折射,产生二条振动方向相互垂 直的偏光,在‖c轴切片上,测得折射率No=1.544,Ne=1.553 以二折射率值为长短半径,可得一椭圆切面。垂直c轴的入射 光可有无数条,均可得到相同的椭圆切面,将它们联系起来, 可得到石英的光率体。
第二章 偏光显微镜分析技术
主要内容



晶体光学基础 单偏光镜下晶体的光Байду номын сангаас 性质 正交偏光镜间晶体的光 学性质 锥光镜下晶体的光学性 质
2.1晶体光学基础
2.1.1光的基本性质
光是具有一定波长的电磁波;具 有波动性和微粒性; 微粒性——光是由无数作直线飞行的微 粒组成(基于光的直线传播)。 波动性——光是球形波的形式传播的 (反映了光运动形式)。 光电效应的发现,证明了光是一物质 (即光是由具有极小能量的粒“光 子”组成的),而波动是质的运动 形式。 光的波动形式——以正弦曲线运动,其 传播方向与振动方向相互垂直。
主要参考书
1、杨南如.无机非金属材料测试方法. 武汉工业大学出 版社, 1993 2、王成国,等.材料分析测试方法.上海交通大学出版 社,1994 3、物相分析.武汉工业大学出版社, 1994 4、王英华.X光衍射技术基础. 原子能出版社, 1993 5、邵国有.硅酸盐岩相学. 武汉工业大学出版社, 1991 6、常铁军,等.材料近代分析测试方法. 哈尔滨工业大学 出版社, 1999 7、孙业英.光学显微分析.清华大学出版社,2003
2.1.6光率体在晶体中的位置——光性方位
(2)单斜晶系晶体的光性方位 光率体的一个主轴与晶体的b轴 重合,三个主轴面之一与晶体 的(010)对称面重合。光率体 的另外二个主轴与晶体的另外 二晶轴相交成一定角度(如透 闪石)。具体位臵关系有三类。
透闪石的光性方位
2.1晶体光学基础
2.1.6光率体在晶体中的位置——光性方位
对于一轴晶,除光轴方向 外,入射光均有二个折射 率,一偏光振动方向永远 与光轴垂直——常光,以 “o‖表示;其折射率值保 持不变,以“No‖表示。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
1、定义:表示光波在晶体 中传播时,其振动方向与 相应折射率之间关系的光 性指示体(立体几何图 形)。 作图方法简介(P53); 如何求实际晶体的光率体 2 、光率体的分类——根据 晶体的对称特征,分为三 类:均质体光率体、一轴 晶光率体、二轴晶光率体。
2.1晶体光学基础
2.1.3 光的折射与全反射
应用
设:疏介质折射率——n;
密介质折射率——N; 由折射定律: sin φ/sin 90°=n/N n = Nsinφ
当N已知时,由全反射原理可求出另一介质的折射率n。
阿贝折光仪
2.1晶体光学基础
2.1.4光在晶体中的传播
根据晶体的光学性质,将透明固 体物质分为二类:均质体与非均 质体。 1、光在均质体中的传播 其传播速度不因光波振动方 向的改变而发生变化。即光 在均质体中传播时,只发生 单折射,其折射率值只有一 个,并且入射光波的振动特 点和振动方向基本不改变。
常见的均质体有二类:非晶 体(如玻璃、树胶等)和等 轴晶系的晶体(如萤石、方 镁石、石盐等)。
2.1晶体光学基础
2.1.4光在晶体中的传播
2、光在非均质体中的传播
其传播速度随光波振动方向的改变而发生 变化,因而折射率值也因振动方向的不同 而变化,即非均质体的折射率值不只一个。 光波射入非均质体,除特殊方向外, 都要分解成振动方向相互垂直且传 播速度不等的两种偏光——即发生 双折射现象(如图)。 两条偏光的折射率值之差称为双折 射率。 实验证明,光波射入非 均质体的特殊方向不产 生双折射现象,该方向 称为光轴(OA表示)。 根据这一性质,可将非 均质体分为二类:一轴 晶和二轴晶。
1.2课程的目的和作用
高性能材料的发展促使材料工作者去探求材料 组成、结构、生产工艺和性能之间的关系
组成
生产工艺
结构
性能
1.2课程的目的和作用
“现代材料测试方法”就是为研究材料内部的 物相组成和结构而设臵的一门专业技术基础课 材料的物相组成和显微结构的获得必须通过一 定的测试方法和手段 每一个从事材料科学研究的科技工作者、生产 者都必须掌握和了解一定的材料测试方法方面 的知识
2.1.5光率体
c.光性正负与光轴角计算 •光性正负确定: 当Ng-Nm>Nm-Np , 即Bxa=Ng,Bxo=Np,为正光性;
当Ng-Nm<Nm-Np,
即Bxa=Np,Bxo=Ng,为负光性。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
d.光轴角计算: (+) tgV=[(Nm-Np)/(Ng-Nm)]1/2
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
(4)一轴晶光率体的主要 切面 (1)垂直光轴的切面 以No为半径的圆切面; (2)平行光轴的切面 以Ne、 No 或No、Ne 为长短半径的椭圆切面; (3)斜交光轴的切面 以Ne′、No(或No、 Ne′)为长短半径的 椭圆切面。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
5、二轴晶光率体 (1)形态——三轴椭球体,有大、中、 小三个主折射率,用Ng、Nm、Np表示。并且有正负之分。
(2)举例(镁橄榄石): 当光波沿c轴方向入射, 发生双折射,产生二束偏 光,其一振动方向平行a 轴,折射率为 Ng=1.715, 另一偏光振动方向平行b 轴,折射率为Np=1.651, 由此可得⊥c轴的椭圆切 面;
b.光轴面和光轴角 光轴面——包含二根光轴的平面(与 NgNp主轴面一致,以AP表示)。⊥AP方 向称为光学法线(即Nm方向)。 光轴角——二根光轴之间的夹角(锐角 以2V表示,钝角以2E表示)。锐角的平 分线称为锐角等分线,以Bxa表示; 钝角的平分线称为钝角等分线,以Bxo 表示。
2.1晶体光学基础
2.1晶体光学基础
2.1.4光在晶体中的传播
一轴晶——晶体中 只有一个方向不产 生双折射,即只有 一根光轴(中级晶 族晶体)。 二轴晶——晶体 中有二个方向不 产生双折射,即 有二根光轴(低 级晶族晶体)。 另一偏光振动方向平行于 光轴和光波传播方向构成 的平面——非常光,以 “e‖表示;其折射率值随 光波振动方向不同而变化, 以“Ne‖表示。
2.1晶体光学基础
2.1.5光率体
当光波沿a轴方向入射,发生双折射,其一偏光振动方向平行c 轴,折射率为Nm=1.680,另一偏光振动方向平行b轴,折射率为 Np=1.651,由此可得⊥a轴的椭圆切面;
当光波沿b轴方向入射,发生双折射,其一偏光振动方向平行c 轴,折射率为Nm=1.680,另一偏光振动方向平行a轴,折射率 为Ng=1.715,由此可得⊥b轴的椭圆切面.
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