晶體光學基礎

1、2022-6-2712022-6-272概概 述述晶體光學晶體光學是研究可見光通過透明礦物是研究可見光通過透明礦物晶體時產(chǎn)生的光學現(xiàn)象、規(guī)律及其原理的晶體時產(chǎn)生的光學現(xiàn)象、規(guī)律及其原理的學科。學科。 光性礦物學光性礦物學則是利用則是利用晶體光學的基本原晶體光學的基本原理和方法，研究和鑒定組成地殼的主要物理和方法，研究和鑒定組成地殼的主要物質(zhì)（造巖礦物）的光學性質(zhì)和特征。質(zhì)（造巖礦物）的光學性質(zhì)和特征。2022-6-273研究對象、手段及內(nèi)容：研究對象、手段及內(nèi)容： 研究內(nèi)容研究內(nèi)容偏光顯微鏡下礦物產(chǎn)生偏光顯微鏡下礦物產(chǎn)生的的折射、雙折射、偏振、干涉、吸收、折射、雙折射、偏振、干涉、吸收、色散色

2、散等光學現(xiàn)象、規(guī)律、原理以及各種等光學現(xiàn)象、規(guī)律、原理以及各種礦物的光學性質(zhì)。礦物的光學性質(zhì)。研究對象研究對象透明礦物晶體（薄片）透明礦物晶體（薄片）；研究手段研究手段偏光顯微鏡；偏光顯微鏡；2022-6-274本課程的任務：本課程的任務：1.1.認識認識透明礦物在偏光顯微鏡下出現(xiàn)的光透明礦物在偏光顯微鏡下出現(xiàn)的光學現(xiàn)象，學現(xiàn)象，理解并掌握理解并掌握產(chǎn)生的原因；產(chǎn)生的原因；2.2.學會并掌握學會并掌握利用利用偏光顯微鏡鑒定礦物的偏光顯微鏡鑒定礦物的方法；方法；3.3.掌握掌握部分常見礦物的光性特征，并能部分常見礦物的光性特征，并能準準確地識別確地識別。 2022-6-275教材教材：2022-

3、6-2762022-6-277參考書參考書：2022-6-278參考書：參考書：2022-6-279晶體光學與光性礦物晶體光學與光性礦物學課程安排學課程安排周周次次星期二星期二星期四星期四3第一章第一章 晶體光學基礎晶體光學基礎第一章第一章 晶體光學基礎晶體光學基礎4實驗一實驗一 偏光顯微鏡的調(diào)節(jié)與校正偏光顯微鏡的調(diào)節(jié)與校正第三章第三章 單偏光鏡下的晶體光學性質(zhì)單偏光鏡下的晶體光學性質(zhì)5實驗二實驗二 解理與多色性的觀察解理與多色性的觀察實驗三實驗三 突起與閃突起觀察突起與閃突起觀察6國慶放假國慶放假國慶放假國慶放假7第四章第四章 正交偏光鏡下的晶體光學性正交偏光鏡下的晶體光學性質(zhì)質(zhì)第四章第四章

4、 正交偏光鏡下的晶體光學性質(zhì)正交偏光鏡下的晶體光學性質(zhì)8實驗四實驗四 光率體橢圓半徑名稱及干涉光率體橢圓半徑名稱及干涉色級序的測定色級序的測定實驗五實驗五 消光類型、消光角及延性符號消光類型、消光角及延性符號的測定的測定9第五章第五章 錐光鏡下的晶體光學性質(zhì)錐光鏡下的晶體光學性質(zhì)第五章第五章 錐光鏡下的晶體光學性質(zhì)錐光鏡下的晶體光學性質(zhì)10實驗六實驗六 干涉圖的觀察及光性符號測干涉圖的觀察及光性符號測定定 實驗七實驗七 角閃石的系統(tǒng)鑒定角閃石的系統(tǒng)鑒定11實驗八實驗八 暗色礦物的鑒定暗色礦物的鑒定實驗九實驗九 石英、云母、方解石的鑒定石英、云母、方解石的鑒定12實驗十：斜長石的鑒定實驗十：斜長

5、石的鑒定實驗十一：堿性長石的鑒定實驗十一：堿性長石的鑒定12實驗十二：未知礦物鑒定（星期六）實驗十二：未知礦物鑒定（星期六）2022-6-2710考核考核筆試：筆試：60-70%實驗：實驗：40-30% 其中：平時實驗報告其中：平時實驗報告20-30% 未知礦物鑒定未知礦物鑒定10%2022-6-2711第第 一一 章章 2022-6-2712一、光的基本性質(zhì)一、光的基本性質(zhì)1 . 光光是具一定頻率和波長的電磁波是具一定頻率和波長的電磁波。2 . 電磁波是橫波，所以光波也是橫波，即光波的振電磁波是橫波，所以光波也是橫波，即光波的振動方向與傳播方向互相垂直。動方向與傳播方向互相垂直。1-11-1

6、光學基礎知識光學基礎知識2022-6-27134 4. . 光波光波是電磁波是電磁波譜中很窄的一小部譜中很窄的一小部分，可見光波的分，可見光波的波波長范圍為長范圍為390770390770納米納米，波長由長至，波長由長至短（頻率由小至大）短（頻率由小至大）依次表現(xiàn)為依次表現(xiàn)為紅、橙、紅、橙、黃、綠、藍、青、黃、綠、藍、青、紫；紫；5. “白光白光”是各種單色光波按一定的比例組成的是各種單色光波按一定的比例組成的混合光混合光。3 . 波長的單位用納米表示：波長的單位用納米表示： 1nm= 10-6 mm。2022-6-2714二二 光的折射與折射率光的折射與折射率1. 1. 光的折射與反射現(xiàn)象光

7、的折射與反射現(xiàn)象當光波由一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)中時，在兩種當光波由一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)中時，在兩種介質(zhì)的界面上被分解為介質(zhì)的界面上被分解為反射光反射光和和折射光折射光，改變傳播的，改變傳播的方向。方向。反射光反射光被反回原介質(zhì)，不改變光波的傳播速度；被反回原介質(zhì)，不改變光波的傳播速度；折射光折射光進入另一介質(zhì)中，改變光波的傳播速度進入另一介質(zhì)中，改變光波的傳播速度。2022-6-27152. 2. 折射定律：折射定律：折射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，折射光線在入射光線和法線所決定的平面內(nèi)，并與入射光線分居于法線兩側(cè)，兩介質(zhì)一定時，入并與入射光線分居于法線兩側(cè)，兩介質(zhì)一定時，入射角

8、射角i的正弦與折射角的正弦與折射角r的正弦之比，對于給定的兩的正弦之比，對于給定的兩種介質(zhì)來說為一常數(shù)種介質(zhì)來說為一常數(shù)，即即Sini/Sinr = N。 N稱為第二介質(zhì)對第一介質(zhì)的相對折射率；稱為第二介質(zhì)對第一介質(zhì)的相對折射率；i真空或空氣真空或空氣礦物等礦物等法線法線r2022-6-2716如果入射介質(zhì)為真空或空氣，則稱如果入射介質(zhì)為真空或空氣，則稱N N為為絕絕對折射率對折射率，簡稱為，簡稱為折射率折射率。N N與光波在與光波在介質(zhì)中的傳播速度成反比，即介質(zhì)中的傳播速度成反比，即介質(zhì)中光的傳播速度愈快，折射率介質(zhì)中光的傳播速度愈快，折射率N愈小愈小。光波在真光波在真空（空氣）中的傳播速度

9、最快，空（空氣）中的傳播速度最快，通常把真空（空氣）的折射率視為通常把真空（空氣）的折射率視為1；因此，；因此，光波在其他介質(zhì)中的折射率均大于光波在其他介質(zhì)中的折射率均大于1。光波在介質(zhì)中的傳播速度光波在介質(zhì)中的傳播速度( (或折射率或折射率) )取決取決于于介質(zhì)的物質(zhì)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)介質(zhì)的物質(zhì)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。（如火山玻璃、硅酸鹽礦物）2022-6-2717三、光的全反射和全反射臨界角三、光的全反射和全反射臨界角當光波由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時，折射角總是當光波由光疏介質(zhì)進入光密介質(zhì)時，折射角總是小于入射角，折射線靠近法線，無論入射角多大，小于入射角，折射線靠近法線，無論入射角多大，總是可以進入光

10、密介質(zhì)。總是可以進入光密介質(zhì)。當光波由光密介質(zhì)進入光當光波由光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時疏介質(zhì)時，折射角總是大于入射角，折射線遠離法，折射角總是大于入射角，折射線遠離法線；當入射角增大到一定數(shù)值時折射角達到線；當入射角增大到一定數(shù)值時折射角達到90，此，此時折射光波不再進入光疏介質(zhì)，而是沿界面方向傳時折射光波不再進入光疏介質(zhì)，而是沿界面方向傳播；繼續(xù)增大入射角，入射光波將全部反射回光密播；繼續(xù)增大入射角，入射光波將全部反射回光密介質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為介質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱為全反射全反射。折射角。折射角90時的時的入射角稱為入射角稱為全反射臨界角全反射臨界角。2022-6-2718四、自然光與偏光四、自然光

11、與偏光根據(jù)光波的振動特點，可分為自然光及偏振光。根據(jù)光波的振動特點，可分為自然光及偏振光。1.1.自然光自然光在垂直光波傳播方向的平面內(nèi)，各個方向都有在垂直光波傳播方向的平面內(nèi)，各個方向都有等振幅的光等振幅的光振動。振動。如太陽光、燈光等。如太陽光、燈光等。2022-6-27192.2.偏振光偏振光在垂直光波傳播方向的某一固定方向上振在垂直光波傳播方向的某一固定方向上振動的光波動的光波。偏振光振動方向與傳播方向所構(gòu)成的。偏振光振動方向與傳播方向所構(gòu)成的平面稱為振動面。平面稱為振動面。2022-6-2720尼科耳棱鏡尼科耳棱鏡BCAD904868 光光O光光e加拿大樹膠加拿大樹膠2022-6-2

12、721 晶體光學的研究，主要是應用偏光，晶體光學的研究，主要是應用偏光，使用的工具就是使用的工具就是偏光顯微鏡偏光顯微鏡。 自然光通過偏光顯微鏡后就被轉(zhuǎn)變成自然光通過偏光顯微鏡后就被轉(zhuǎn)變成振動方向一定的偏光。振動方向一定的偏光。 2022-6-27221.1.光性均質(zhì)體光性均質(zhì)體各個方向光學性質(zhì)相同的物質(zhì)，稱光性均質(zhì)體各個方向光學性質(zhì)相同的物質(zhì)，稱光性均質(zhì)體，簡稱簡稱均質(zhì)體均質(zhì)體； (1)(1)光波在均質(zhì)體中傳播時，無論振動方向如何，光波在均質(zhì)體中傳播時，無論振動方向如何，傳播速度與折射率值不變傳播速度與折射率值不變，即只有一個折射率。，即只有一個折射率。(2)(2)光波入射均質(zhì)體光波入射均質(zhì)

13、體不發(fā)生雙折射，也不改變?nèi)氩话l(fā)生雙折射，也不改變?nèi)肷涔獾恼駝犹攸c和振動性質(zhì)。射光的振動特點和振動性質(zhì)。入射光為自然光，折入射光為自然光，折射光仍為自然光。入射光為偏光，折射光仍為偏光射光仍為自然光。入射光為偏光，折射光仍為偏光且振動方向不變。且振動方向不變。(3)(3)等軸晶系的礦物和非晶質(zhì)體都是光性均質(zhì)體等軸晶系的礦物和非晶質(zhì)體都是光性均質(zhì)體。五、五、光性均質(zhì)體和光性非均質(zhì)體光性均質(zhì)體和光性非均質(zhì)體2022-6-27232 2. .光性非均質(zhì)體光性非均質(zhì)體光學性質(zhì)隨方向而變化的物質(zhì)，稱光性非均光學性質(zhì)隨方向而變化的物質(zhì)，稱光性非均質(zhì)體質(zhì)體，簡稱簡稱非均質(zhì)體非均質(zhì)體。 光波在非均質(zhì)體中傳播時，

14、光波在非均質(zhì)體中傳播時，傳播速度和折傳播速度和折射率值隨振動方向的不同而發(fā)生改變。射率值隨振動方向的不同而發(fā)生改變。光波入射非均質(zhì)體，除特殊方向以外，會光波入射非均質(zhì)體，除特殊方向以外，會改變其振動特點，分解成為振動方向互相垂直，傳改變其振動特點，分解成為振動方向互相垂直，傳播速度不同，折射率不等的兩條偏振光，播速度不同，折射率不等的兩條偏振光，這種現(xiàn)象這種現(xiàn)象就稱為就稱為雙折射雙折射。兩折射率值之差，稱為兩折射率值之差，稱為雙折（射）雙折（射）率率。 2022-6-2724冰洲石的雙折射現(xiàn)象冰洲石的雙折射現(xiàn)象eo冰洲石冰洲石2022-6-2725（3 3）光波沿非均質(zhì)）光波沿非均質(zhì)體的特殊方

15、向射入時，體的特殊方向射入時，不發(fā)生雙折射，基本不不發(fā)生雙折射，基本不改變?nèi)肷涔獠ǖ恼駝犹馗淖內(nèi)肷涔獠ǖ恼駝犹攸c和振動方向。在非均點和振動方向。在非均質(zhì)體中，質(zhì)體中，這個不發(fā)生雙這個不發(fā)生雙折射的特殊方向稱為折射的特殊方向稱為光光軸，軸，用符號用符號OAOA（Optic Optic axisaxis）表示）表示。中級晶族晶體中級晶族晶體只有一個光軸方向，只有一個光軸方向，稱為稱為一軸晶一軸晶； 低級晶族晶體低級晶族晶體有兩個光軸方向，有兩個光軸方向，稱為稱為二軸晶二軸晶。2022-6-2726 光波射入一軸晶礦物，光波射入一軸晶礦物，發(fā)生雙折射發(fā)生雙折射分解分解成互相垂直的的兩種偏光成互相垂直

16、的的兩種偏光： 一種偏光的振動方向一種偏光的振動方向永遠垂直于永遠垂直于Z Z晶軸，其晶軸，其傳播速度及折射率值不傳播速度及折射率值不變，稱為變，稱為常光常光（ordinary ray），以，以符號符號“o”o”表示。其折表示。其折射率值用射率值用“NoNo”表示。表示。Z Z晶軸方向就是晶軸方向就是光軸光軸方方向向。z z2022-6-2727Z 另一種偏光的振動方向另一種偏光的振動方向平平行于行于Z Z晶軸與光波傳播方向晶軸與光波傳播方向（波法線）所構(gòu)成的平面，（波法線）所構(gòu)成的平面，其傳播速度及折射率值隨振其傳播速度及折射率值隨振動方向不同而改變，稱為動方向不同而改變，稱為非非常光常光（

17、ExtraExtraordinary ray ），用符號，用符號“e”e”表示；表示；當當e e光的振動方向與光軸一致光的振動方向與光軸一致時，折射率值用時，折射率值用“Ne”Ne”表示，表示，當當e e光的振動方向與光軸斜交光的振動方向與光軸斜交時用時用“ “ NeNe ”表示表示。2022-6-2728特別指出特別指出：決定光波在非均質(zhì)體中傳播決定光波在非均質(zhì)體中傳播速度速度及折射率值大小的不是光波的傳播方及折射率值大小的不是光波的傳播方向而是光波在晶體中的振動方向。向而是光波在晶體中的振動方向。也就是說：也就是說：光波在非均質(zhì)體中傳光波在非均質(zhì)體中傳播時，其傳播速度及相應的折射率值播時，

18、其傳播速度及相應的折射率值大小，隨光波在晶體中的振動方向不大小，隨光波在晶體中的振動方向不同而不同。同而不同。2022-6-27291-2 光光 率率 體體光率體光率體是表示光波在晶體中傳播時，是表示光波在晶體中傳播時，光波的振動方向與相應折射率值之間關系光波的振動方向與相應折射率值之間關系的立體圖形的立體圖形( (光性指示體）。光性指示體）。2022-6-2730光率體是光率體是從具從具體事物中抽象出來體事物中抽象出來的的立體概念，以反立體概念，以反映各類晶體光學性映各類晶體光學性質(zhì) 中 最 本 質(zhì) 的 特質(zhì) 中 最 本 質(zhì) 的 特點點振動方向、振動方向、折射率，用來解釋折射率，用來解釋各種

19、晶體光學現(xiàn)象各種晶體光學現(xiàn)象的成因。的成因。2022-6-2731一一. . 均質(zhì)體的光率體均質(zhì)體的光率體光波的傳播速度不因其在晶體中的振動方向不光波的傳播速度不因其在晶體中的振動方向不同而發(fā)生改變。在任意方向上傳播速度都相同，即同而發(fā)生改變。在任意方向上傳播速度都相同，即折射率值只有一個折射率值只有一個，因此：，因此： 1. 均質(zhì)體光率體是均質(zhì)體光率體是圓球體圓球體。2. 過光率體中心的任意切面過光率體中心的任意切面均為均為圓切面圓切面，其半徑代表礦物，其半徑代表礦物的折射率值（的折射率值（N）。）。如石榴子石、尖晶石。如石榴子石、尖晶石。2022-6-2732二二. .一軸晶光率體一軸晶光

20、率體中級晶族的礦物均屬一軸晶。中級晶族的礦物均屬一軸晶。如石英、如石英、方解石等礦物的光率體。方解石等礦物的光率體。中 級 晶 族 礦 物 的 晶 體 ： 軸 角中 級 晶 族 礦 物 的 晶 體 ： 軸 角=90=90( (或或=90=90、=120=120) )、軸長軸長a=bca=bc；在光學性質(zhì)上，水平方向相同，水平在光學性質(zhì)上，水平方向相同，水平方向與直立方向不同方向與直立方向不同。2022-6-2733當光波的振動方向與當光波的振動方向與Z晶軸垂直時晶軸垂直時（沿晶（沿晶體的水平方向振動），折射率相等，該折射體的水平方向振動），折射率相等，該折射率值為率值為常光常光的折射率值，用的

21、折射率值，用“No”表示。表示。當光波的振動方向與當光波的振動方向與Z晶軸平行時晶軸平行時（沿晶（沿晶體的直立方向振動），折射率值與體的直立方向振動），折射率值與No相差最相差最大，為大，為非常光非常光的折射率值，用的折射率值，用“Ne”表示。表示。當光波的振動方向與當光波的振動方向與Z晶軸斜交時晶軸斜交時，折射，折射率值變化于率值變化于No與與Ne之間，也為非常光的折射之間，也為非常光的折射率，用率，用“Ne ”表示表示2022-6-27341. 一軸晶光率體的構(gòu)成一軸晶光率體的構(gòu)成下面分別以下面分別以石英石英和和方解石方解石為為例說明例說明一軸晶光一軸晶光率體率體的構(gòu)成。的構(gòu)成。2022-

22、6-2735光波平行石英的光波平行石英的Z Z軸入射軸入射，不發(fā)生雙折，不發(fā)生雙折射，不改變光波的振射，不改變光波的振動特點和振動方向，動特點和振動方向，為常光，只有一個折為常光，只有一個折射率值，即射率值，即No=1.544No=1.544，構(gòu)成一個半徑為構(gòu)成一個半徑為1.5441.544的的圓切面圓切面。1.544No1.544No平行石英平行石英Z軸入射軸入射石英：石英：2022-6-2736光波光波垂直石英垂直石英Z Z軸軸入射，入射，發(fā)生雙折射，分解為互相發(fā)生雙折射，分解為互相垂直的兩種偏光，一偏光垂直的兩種偏光，一偏光振動方向與振動方向與Z Z軸垂直，為軸垂直，為常光，常光，No=

23、1.544No=1.544；另一偏；另一偏光振動方向與光振動方向與Z Z軸平行，軸平行，為 非 常 光 ， 折 射 率 值為 非 常 光 ， 折 射 率 值Ne=1.553Ne=1.553，以兩折射率值，以兩折射率值NeNe、NoNo為半徑構(gòu)成一個為半徑構(gòu)成一個橢橢圓切面圓切面。1.5441.553NoNe垂直石英垂直石英Z軸入射軸入射2022-6-2737 把這兩種切面把這兩種切面結(jié)合起來，就構(gòu)結(jié)合起來，就構(gòu)成了成了石英的光率石英的光率體體一個一個以光以光軸軸Ne（石英石英Z Z晶晶軸軸）為旋轉(zhuǎn)軸的為旋轉(zhuǎn)軸的長形長形旋轉(zhuǎn)橢球體。旋轉(zhuǎn)橢球體。 石英的光率體石英的光率體NeNoNo2022-6-

24、2738 光波平行光波平行方解石方解石的的Z Z軸入射，不發(fā)生雙折射，軸入射，不發(fā)生雙折射，不改變光波的振動特點不改變光波的振動特點和振動方向，為常光，和振動方向，為常光，只有一個折射率值，即只有一個折射率值，即No=1.658No=1.658，構(gòu)成一個半，構(gòu)成一個半徑為徑為1.6581.658的的圓切面圓切面。1.658No1.658No平行方解石平行方解石Z軸入射軸入射方解石：方解石：2022-6-2739光波垂直方解石的光波垂直方解石的Z Z軸軸入射，發(fā)生雙折射，分解入射，發(fā)生雙折射，分解為互相垂直的兩種偏光，為互相垂直的兩種偏光，一偏光振動方向與一偏光振動方向與Z Z軸垂軸垂直，為直，

25、為常光常光，No=1.658No=1.658；另一偏光振動方向與另一偏光振動方向與Z Z軸軸平行，為平行，為非常光非常光，折射率，折射率值為值為Ne=1.486Ne=1.486，以兩折射，以兩折射率值率值NeNe、NoNo為半徑構(gòu)成一為半徑構(gòu)成一個個橢圓切面橢圓切面。1.6581.486NeNo垂直方解石垂直方解石Z軸入射軸入射Z2022-6-2740 把這兩種切面把這兩種切面結(jié)合起來，就構(gòu)結(jié)合起來，就構(gòu)成了成了方解石的光方解石的光率體率體一個一個以以光軸光軸Ne（方解石方解石Z Z晶軸晶軸）為旋轉(zhuǎn)軸為旋轉(zhuǎn)軸的的扁形扁形旋轉(zhuǎn)橢球旋轉(zhuǎn)橢球體。體。方解石的光率體方解石的光率體NoNeNo2022-

26、6-27412. 一軸晶光率體的主要特征一軸晶光率體的主要特征（1）一軸晶光率體為：一軸晶光率體為：旋轉(zhuǎn)橢球體旋轉(zhuǎn)橢球體；（2）有長短不等的兩個半徑，稱有長短不等的兩個半徑，稱主軸主軸，用，用NeNe 、 NoNo 表示（表示（ NeNe 、 NoNo 的長短，視礦物不同而異）；的長短，視礦物不同而異）；（3） Ne、No分別代表一軸晶礦物最大（分別代表一軸晶礦物最大（Ng）和）和最?。ㄗ钚。∟p）兩個主折射率，）兩個主折射率，Ne、No之差為一軸晶礦之差為一軸晶礦物的最大雙折率。物的最大雙折率。（4）旋轉(zhuǎn)軸（直立）旋轉(zhuǎn)軸（直立）為為Ne軸軸，也是，也是光軸光軸，與結(jié)晶，與結(jié)晶軸軸Z軸一致；軸

27、一致；水平軸水平軸No軸軸；2022-6-2742（5）一軸晶光率體有一軸晶光率體有正（）正（）、負（）負（）光性之分，稱為光性符號。光性之分，稱為光性符號。光性符號根據(jù)光性符號根據(jù) NeNe、NoNo的相對大小確定。的相對大小確定。當當NeNo時，為正光性，當時，為正光性，當Ne Nm-NpNg-Nm Nm-Np時，為時，為二軸晶正光性二軸晶正光性當當Ng-NmNg-Nm Nm-NpNm-Np時，為時，為二軸晶負光性二軸晶負光性2022-6-2764當當Ng-Nm Nm-Np時為時為二軸晶正光性二軸晶正光性NgNpNmOAOANmBxaBxo二軸晶正光性二軸晶正光性Bxa=Ng2022-6-

28、2765二軸晶負光性二軸晶負光性Bxa=Np當當Ng-NmNg-NmNm-NpNm-Np時為時為二軸晶負光性二軸晶負光性BxoNgNpOAOANmNmBxa2022-6-27663.二軸晶光率體的主要切面類型：二軸晶光率體的主要切面類型： 1 1）垂直光軸（）垂直光軸（OAOA）的切面）的切面圓切面圓切面，半徑，半徑=Nm，折射率值，折射率值=Nm，雙，雙折率折率=0，光波垂直該切面（沿光軸方向），光波垂直該切面（沿光軸方向）入射，入射，不發(fā)生雙折射，不改變?nèi)肷涔獠ǖ牟话l(fā)生雙折射，不改變?nèi)肷涔獠ǖ恼駝臃较蚝驼駝犹攸c。振動方向和振動特點。二軸晶光率體有二軸晶光率體有兩個光軸兩個光軸，因此有，因此

29、有兩個兩個垂直光軸的切面垂直光軸的切面。 2022-6-27672 2）平行光軸面（）平行光軸面（ApAp）的切面）的切面 光波垂直該切光波垂直該切面 入 射 （ 沿面 入 射 （ 沿 Nm軸），發(fā)生雙折軸），發(fā)生雙折射，折射率值分射，折射率值分別等于別等于Ng、Np，雙折率雙折率=Ng-Np，該切面的雙折率該切面的雙折率最大。最大。 橢圓切面橢圓切面 垂直垂直NmNm軸的主軸面軸的主軸面NgNpNgNp面，長短半面，長短半徑分別等于徑分別等于NgNg、NpNp。NgOAOANgNpOAOA正光性正光性負光性負光性NpNmNm2022-6-27683 3）垂直）垂直BxaBxa的切面的切面 橢

30、圓切面橢圓切面正負光性長短半正負光性長短半徑的名稱不同。徑的名稱不同。正光性正光性相當于垂相當于垂直直Ng軸的主軸面軸的主軸面NmNp面，長短面，長短半徑分別為半徑分別為Nm、Np。二軸晶正光性二軸晶正光性垂直垂直BxaBxa切面切面NmNpNgBxa=2022-6-2769負光性負光性，相當于相當于垂 直垂 直 N p 軸 的 主 軸軸 的 主 軸面面NgNm面，面，長長短半徑分別為短半徑分別為Ng、Nm。垂直垂直BxaBxa的切面的的切面的雙折率雙折率=Nm-Np或或Ng-Nm，大小介于，大小介于0和最大和最大之間。之間。 二軸晶負光性二軸晶負光性垂直垂直BxaBxa切面切面NmNgBxa

31、= Np2022-6-27704 4）垂直）垂直BxoBxo的切面的切面 橢圓切面橢圓切面正負光性長短半徑正負光性長短半徑名稱不同。名稱不同。 正光性正光性Bxo=Np，相當于垂直相當于垂直Np軸的主軸的主軸面軸面NgNm面。面。NgNmNp二軸晶正光性二軸晶正光性垂直垂直BxoBxo切面切面Bxo=2022-6-2771負光性負光性Bxo=Ng，相當于垂直相當于垂直Ng軸的軸的主軸面主軸面NmNp面。面。垂直垂直BxoBxo的切面的的切面的雙折率雙折率=Ng-Nm或或Nm-Np，大小介于，大小介于0和最大之間。和最大之間。 NpNmNg二軸晶負光性二軸晶負光性垂直垂直BxoBxo切面切面Bx

32、o=2022-6-2772 平行光軸面的切面平行光軸面的切面、垂直垂直BxaBxa的切面的切面和和垂直垂直BxoBxo的切面的切面都是包含兩個主軸（垂直一都是包含兩個主軸（垂直一個主軸）的切面，因此都是個主軸）的切面，因此都是主軸面主軸面，這些，這些切面在二軸晶光率體中只有一個。切面在二軸晶光率體中只有一個。在這三個切面中：在這三個切面中：平行光軸面的切面雙折率最大；平行光軸面的切面雙折率最大；垂直垂直BxaBxa切面和垂直切面和垂直BxoBxo切面雙折率介于切面雙折率介于0MAX0MAX之間。之間。但無論正、負光性，但無論正、負光性，垂直垂直BxaBxa切面的雙折切面的雙折率總是率總是小于小

33、于垂直垂直BxoBxo切面的雙折率。切面的雙折率。2022-6-2773負光性：負光性： Ng - Nm Ng - Nm Nm - NpNg - Nm Nm - Np（Bxa=Ng）BxoBxo切面切面雙折率雙折率BxaBxa切面切面雙折率雙折率 BxoBxo切面切面雙折率雙折率（Bxa=Np）BxaBxa切面切面雙折率雙折率 所以無論正、負光性，垂直所以無論正、負光性，垂直BxaBxa切面的切面的雙折率總是小于垂直雙折率總是小于垂直BxoBxo切面的雙折率。切面的雙折率。2022-6-27745 5）斜切面）斜切面 不垂直光軸，也不垂直主軸的切不垂直光軸，也不垂直主軸的切面屬于斜切面面屬于斜

34、切面，這種切面有無數(shù)個，這種切面有無數(shù)個，它們都是橢圓切面，但都不是主軸面。它們都是橢圓切面，但都不是主軸面。斜切面可分為兩種類型：斜切面可分為兩種類型：2022-6-2775 垂直主軸面的斜交切面（又稱半任垂直主軸面的斜交切面（又稱半任意切面）意切面）：即即垂直垂直NgNpNgNp面、面、NgNmNgNm面、面、NmNpNmNp面的斜交切面，面的斜交切面，其其半徑之一是主軸（半徑之一是主軸（NgNg、NmNm或或NpNp），另一半徑是），另一半徑是NgNg 或或NpNp 。如如NgNg NmNm、NmNmNpNp 、 NgNg NpNp和和 NgNgNpNp 。比較有意義的是比較有意義的是垂

35、直垂直NgNp（Ap）面的斜切面面的斜切面，這種切面的半徑之一，這種切面的半徑之一是是Nm軸，有時軸，有時可以代替垂直光軸的切可以代替垂直光軸的切面面。2022-6-2776 任意斜切面任意斜切面不垂直光軸，不垂直不垂直光軸，不垂直主軸主軸, ,也不垂直主軸面的也不垂直主軸面的切面稱切面稱任意斜切面任意斜切面。任意斜切面的長、短任意斜切面的長、短半徑分別是半徑分別是Ng和和Np，這，這樣的切面有無數(shù)個。樣的切面有無數(shù)個。2022-6-27771-3 光性方位光性方位 光率體主軸與晶體結(jié)晶軸之間的相互光率體主軸與晶體結(jié)晶軸之間的相互關系稱關系稱光性方位光性方位。即光率體在晶體中的位即光率體在晶體

36、中的位置。置。 礦物的光性方位因晶系不同而不同。礦物的光性方位因晶系不同而不同。 均質(zhì)體的光率均質(zhì)體的光率體是圓球體，因此在晶體是圓球體，因此在晶體中的位置是任意的。體中的位置是任意的。2022-6-2778一、中級晶族晶體的光性方位一、中級晶族晶體的光性方位 中級晶族的光率體（一軸晶）為旋轉(zhuǎn)橢球體，中級晶族的光率體（一軸晶）為旋轉(zhuǎn)橢球體，旋轉(zhuǎn)軸（旋轉(zhuǎn)軸（NeNe軸，光軸）與晶體的高次對稱軸（軸，光軸）與晶體的高次對稱軸（Z Z軸）一致。軸）一致。2022-6-2779二、低級晶族晶體的光性方位二、低級晶族晶體的光性方位 低級晶族的礦低級晶族的礦物都屬于二軸晶，物都屬于二軸晶，二軸晶光率體為三

37、二軸晶光率體為三軸橢球體，其對稱軸橢球體，其對稱要素為三個二次對要素為三個二次對稱軸，三個對稱面，稱軸，三個對稱面，一 個 對 稱 中 心一 個 對 稱 中 心（3L3L2 23PC3PC）。）。2022-6-27801.1.斜方晶系晶體的光性方位：斜方晶系晶體的光性方位：二軸晶光率體與斜方二軸晶光率體與斜方晶系的對稱要素相同，晶系的對稱要素相同，因因此此光率體的三個主軸與晶光率體的三個主軸與晶體的三個結(jié)晶軸一致體的三個結(jié)晶軸一致，如如何對應因礦物不同而不同何對應因礦物不同而不同，如 ： 黃 玉 是如 ： 黃 玉 是 N g = Z 、Nm=Y、Np=X；而鎂橄；而鎂橄欖石則是欖石則是Ng=X

38、、Nm=Z、Np=Y。2022-6-27812. 單斜晶系的光性方位單斜晶系的光性方位： 單斜晶系晶體的對稱要素是單斜晶系晶體的對稱要素是L L2 2PCPC，一個二，一個二次對稱軸為次對稱軸為Y Y軸。軸。9090， 9090；即：；即： XY, YZ, XXY, YZ, XZZ9090 。 光性方位是光性方位是Y Y軸與光率體三個主軸之一重軸與光率體三個主軸之一重合，其余兩主軸與兩結(jié)晶軸斜交，合，其余兩主軸與兩結(jié)晶軸斜交，但哪個主但哪個主軸與軸與Y軸一致，哪兩個主軸與結(jié)晶軸斜交，斜軸一致，哪兩個主軸與結(jié)晶軸斜交，斜交的角度大小，因礦物而異。交的角度大小，因礦物而異。 如透閃石：如透閃石：N

39、m=YNm=Y，NgNgZ Z=15=15。 2022-6-2782透閃石的光性方位透閃石的光性方位2022-6-27833.三斜晶系的光性方位三斜晶系的光性方位： 三斜晶系晶體的對三斜晶系晶體的對稱程度最低，三個結(jié)晶稱程度最低，三個結(jié)晶軸互不垂直，只有一個軸互不垂直，只有一個對稱中心與光率體的對對稱中心與光率體的對稱中心相當，因此：稱中心相當，因此：三三斜晶系晶體的光性方位斜晶系晶體的光性方位是光率體的三個主軸與是光率體的三個主軸與晶體的三個結(jié)晶軸均斜晶體的三個結(jié)晶軸均斜交，交，斜交的角度因礦物斜交的角度因礦物而異。而異。斜長石的光性方位斜長石的光性方位2022-6-2784本章要點本章要點：1.1.偏光的概念，均質(zhì)體與非均質(zhì)體的概念；偏光的概念，均質(zhì)體與非均質(zhì)體的概念；2.2.光波在均質(zhì)體與非均質(zhì)