偏光鏡的使用方法

偏光鏡的使用方法一、 基本概念1、 自然光：在垂直光波傳播方向的平面內(nèi)均勻振動的光2、 偏振光（偏光）：在垂直光傳播方向的平面內(nèi)只沿某一個特定方向振動的光。產(chǎn)生方法：（1）Nical（尼科爾）棱鏡 （2）偏光片3、 消光：透明材料在正交偏光鏡下不透光（變光）的現(xiàn)象。4、 全消光：在正交偏光鏡下，轉(zhuǎn)動材料360度，始終不透光的現(xiàn)象。二、 原理與結(jié)構(gòu)1、 原理（1） 自然光經(jīng)過兩個振動方向相互垂直的偏光片時，無光線射出。（2） 自然光經(jīng)過晶體寶石材料，經(jīng)過折射作用，可轉(zhuǎn)變?yōu)槠窆?。?） 根據(jù)均質(zhì)或非均質(zhì)寶石在正交偏光鏡下的不同現(xiàn)象，來提供鑒定寶石的依據(jù)。2、 組構(gòu)上偏光片（可以轉(zhuǎn)動）干涉透鏡（觀察干涉圖）玻璃載物臺（可以轉(zhuǎn)動）下偏光鏡（不能轉(zhuǎn)動）白光源三、 操作步驟1、 擦凈寶石，打開光源2、 調(diào)節(jié)上偏光片，使其與下偏光片正交（視域黑暗）3、 將寶石置于玻璃載物臺上旋轉(zhuǎn)360度，從上偏光片上方觀察寶石明暗4、 若為雙折射材料（轉(zhuǎn)動一周四明四暗），用干涉球找光軸，觀察干涉圖，定軸性四、 現(xiàn)象解釋1、 現(xiàn)象：四明四暗正交偏光下，轉(zhuǎn)動寶石一周，出現(xiàn)四明四暗變化結(jié)論：非均質(zhì)體寶石的非光軸方向，如水晶、紅藍寶等2、 全暗（全消光）正交偏光下，轉(zhuǎn)動寶石360度，沒有光線透過、全暗結(jié)論：均質(zhì)體寶石或非均質(zhì)體的光軸方向，如石榴子石、尖品石、玻璃等特別提示：非均質(zhì)體光軸方向會出現(xiàn)干涉圖3、 集體消光正交偏光下，轉(zhuǎn)動寶石一周，始終明亮結(jié)論：非均質(zhì)體的多晶集合體寶石，如瑪瑙、翡翠、石英巖石等原因：（1）集合體寶石半透明一近透明，正光鏡下，總有部分顆粒不在消光位，因而總有光線透過，總體明亮（2）顆粒邊界光線的透過也會產(chǎn)生明亮的效果特別提示：非均質(zhì)體寶石由于裂隙發(fā)育，也會出現(xiàn)鏡現(xiàn)象，如祖母綠、紅寶石常見4、 幾種特殊現(xiàn)象（1）異常消光：均質(zhì)體寶石由于受應(yīng)力作用在正交偏光鏡下表現(xiàn)的不均勻的消光現(xiàn)象常見：1）斑紋狀、波狀、格子狀、蛇皮狀：合成尖品石常見2）假十字消光：常見于玻璃、塑料及其他人工合成材料中結(jié)論：均質(zhì)體寶石異常消光的確定方法：上下偏光片正交是將寶石轉(zhuǎn)至最亮，快速旋轉(zhuǎn)上偏光片，如果寶石更亮，則為異常消光，不發(fā)生變化為雙折射消光（2） 全暗假象某些高折射的寶石：鋯石、金紅石等，臺面向下放置有時候由于全反射幾乎沒有光線透過，出現(xiàn)全暗現(xiàn)象解決方法：可以選擇不同的刻面放置，并結(jié)合其他儀器判定（3） 全亮現(xiàn)象：裂隙特發(fā)育寶石（祖母綠、紅寶石常見）五、 干涉圖的觀察1、 原理：光線在非均質(zhì)體寶石中傳播，產(chǎn)生雙折射，分解成兩條振動方向相互垂直的偏光，二者的RI不同（傳播速度不同）造成一定的光程差，經(jīng)錐光的會聚產(chǎn)生干涉作用，而形成干涉圖2、 現(xiàn)象：1）一軸晶干涉圖：黑十字加干涉色圈2）二軸品干涉圖：彎曲的單（雙）臂+干涉色圈3） 牛眼干涉圖（中空十字及干涉色圈）：水晶類寶石（特有）4） 螺旋槳狀干涉圖：某些紫晶（具有復(fù)雜雙晶的、合成的一般沒有）3、 觀察方法1） 上下偏光出于正交位置2） 全方位轉(zhuǎn)動寶石尋找光軸方向（出現(xiàn)干涉色的方法）3） 在干涉色最密集的方向加干涉球觀察4） 干涉球的位于上偏光片與寶石之間特別提示：干涉圖僅在透明非均質(zhì)體寶石的單品體中出現(xiàn)六、 用途1、 確定寶石的光學(xué)特征（均質(zhì)體、非均質(zhì)體、異常雙折射、集體消光）2、 確定寶石的軸性（一軸品、二軸品）：利于干涉球3、 觀察寶石的多色性：使用單偏光（上下偏光片平行），轉(zhuǎn)動寶石觀察顏色變化七、 注意事項八、 適用于透明一半透明寶石（透明度差的寶石結(jié)論不可靠）九、 至少從三個方向進行觀察（避免光軸方向及全反射）十、裂隙、裂理、雙品、包體較多的寶石對結(jié)論的影響十一、樣品過小或有異常消光的樣品，要結(jié)合其他儀器進行驗證十二、注意黑十字異常消光與一軸晶干涉圖的區(qū)別分光鏡的使用方法一、 分光鏡是利用分光二件（棱鏡和光柵）將白光分解成不同組成波長的單色光的儀器。二、 分光鏡工作原理不同的色素離子（主要是過度元素、某些稀有元素和放射性元素）對可見光具有不同程度的選擇性吸收，因而在連續(xù)的光譜中出現(xiàn)不均勻的垂直的黑線和黑帶，即發(fā)生光譜間斷。利用寶石的光譜的間斷形式，可達到鑒定寶石品種，確定寶石的致色元素的目的。三、 分光鏡的結(jié)構(gòu)棱鏡式：棱鏡列透鏡狹縫控制旋鈕聚焦調(diào)節(jié)旋鈕光柵式：光柵棱鏡透鏡四、 分光鏡的特點棱鏡式分光鏡特點1） 光譜的藍紫區(qū)相對擴寬，紅光區(qū)相對壓縮2） 透光性好，可產(chǎn)生一段明亮光譜3） 紅光區(qū)分辨率相對較差光柵式分光鏡特點1） 產(chǎn)生的光譜各色區(qū)大致相等2） 紅光區(qū)分辨率相對較高3） 透光性差，需要強光源照明五、 分光鏡的操作透視法：適用于透明到半透明的寶石1） 擦凈寶石，將寶石置于冷光源的上方，使光線透過寶石2） 將分光鏡對準(zhǔn)透過寶石光線部分進行觀察3） 調(diào)整分光鏡角度（包括狹縫或焦距直至看清光譜為止）內(nèi)反射法：適用于顏色淺、顆粒小的透明寶石1） 擦凈寶石，將光線從寶石斜上方的某一角度射入，并使之從寶石的另一側(cè)面反射出來2） 將分光鏡直接對準(zhǔn)反射光3） 調(diào)整分光鏡角度（包括狹縫或焦距直至看清光譜為止）表面反射法：適用于不透明或透明度差的寶石1） 擦凈寶石，使光線從樣品表面反射出來2） 將分光鏡對準(zhǔn)出來的光線3） 調(diào)整分光鏡角度（包括狹縫或焦距直至看清光譜為止）六、 分光鏡的用途1） 可確定具有典型光譜的寶石名稱：鋯石653.5nm典型吸收線鉆石415.5nm2） 幫助區(qū)分某些天然寶石與合成寶石：天然藍色尖品石，顯復(fù)雜分光譜合成，鉆譜3） 幫助區(qū)分某些太天然寶石和人工處理寶石：天然綠色翡翠，紅光區(qū)630—690nm處顯三條階梯狀吸收譜帶，染色翡翠紅光區(qū)顯模糊吸收帶4） 幫助區(qū)分某些寶石與仿制品：紅寶石顯銘譜而紅玻璃顯稀土譜，祖母綠顯銘譜而綠色釓鋁榴石可顯稀土譜5） 幫助確定寶石中的致色元素：紅寶石顯銘譜，橄欖石顯鐵譜，鋯石顯稀土譜七、注意事項和局限性1） 除鋯石、鉆石、頑火輝石等無色寶石外，待觀察的寶石應(yīng)當(dāng)是有色寶石2） 某些寶石具有定向光譜3） 寶石過整會使光譜完全模糊寶石折射儀的使用方法一、 注意待測寶石永遠是光疏介質(zhì)，棱鏡半球（包括接觸液）永遠是光密介質(zhì)。（也就是說寶石的折射率要低于折射儀的棱鏡，也要低于接觸液）寶石與棱鏡間必須用接觸液使其形成良好的接觸陰影為折射光線所造成，亮區(qū)為反射光線所造成，分界處為寶石臨界角（或?qū)毷恼凵渎剩?。折射率小，臨界角小，陰影區(qū)小二、 折射儀的類型與組構(gòu)（一） 類型1、 按棱面鏡半球材料類型分：（1）鉛玻璃型 （2）合成立方氧化鋯型2、 按讀數(shù)的標(biāo)定方法：（1）內(nèi)讀數(shù)折射儀（2）外度盤折射儀（二） 組構(gòu)1、棱鏡 要求：（1）高RI （2）單折射2、透鏡 對光線超會聚作用3、 標(biāo)尺及刻度盤4、 密封蓋5、 目鏡及偏光鏡6、光源 兩種：外部光源 內(nèi)部光源7、 接觸液作用：形成良好的光學(xué)接觸要求：高于待測寶石的RI常用：RI=1.79orRI=1.81大于1.81有害三、 使用方法1、 近似法（主要針對刻面寶石，要求有一拋光良好的足夠大的平面）（1） 清洗寶石和折射儀（目鏡、棱鏡臺）（2） 打開光源，觀察視域的清晰程度（3） 選擇寶石的最大刻面，放置于金屬臺上（4） 在棱鏡中央輕滴接觸液，通常2mm直徑為好（并記錄接觸液的RI）（5） 輕推寶石至中央，并使其良好的接觸（6） 蓋上蓋子，近視讀數(shù)（高值與低值，需估計到小數(shù)點后三位）（7） 轉(zhuǎn)動寶石方向，重復(fù)測試（記錄最高和最低值）（8） 推出寶石，清洗寶石與棱鏡2、 遠視法（又稱點測法）注意：（1） 拋光的弧面型寶石和刻面過小的寶石（2） 只是近視折射率的測定（兩位小數(shù)）步驟：（1） 清洗寶石和棱鏡（2） 在金屬臺上點一滴油（3） 手持寶石，用弧面接觸金屬臺上的油滴，使其沾上液滴（4） 將寶石置于棱鏡中央（盡量長軸平行長軸）眼睛距目鏡30?45cm，移動頭部讀數(shù)(液滴映像半明半暗位置為近視折射率)清洗四、 用途及結(jié)果判斷用途1、 測試寶石的RI和DR2、 判斷均質(zhì)體還是非均質(zhì)體3、 確定軸性(一軸品或二軸品)4、 確定光性(正光性或負光性)結(jié)果判斷1、現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動寶石360度，視域中出現(xiàn)一條陰影邊界，并且調(diào)換不同的刻面測試，仍是一條不動。結(jié)論：均質(zhì)體寶石或多晶集合體寶石2、 現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動寶石360度，兩條陰影邊界，其中一條在轉(zhuǎn)動過程中保持不變。結(jié)論：一軸品寶石(如藍寶石、水晶、碧璽)不動的邊界代表No，移動的為Ne若Ne>No正光性，若NeVNo負光性，DR=|No-Ne|3、 現(xiàn)象：轉(zhuǎn)動寶石360度，兩條陰影邊界且都隨著寶石的轉(zhuǎn)動而上下移動結(jié)論：二軸品寶石(如橄欖石、透輝石等低級品族的寶石)軸性判斷：高折射率陰影邊界變化幅度比低折射率的大，說明：Ng-Nm>Nm-Np正光性低折射率陰影邊界變化幅度比高高折射率的大，說明：Ng-Nm<Nm-Np負光性4、 幾種特殊現(xiàn)象假均質(zhì)體現(xiàn)象DR很小的寶石(如磷灰石)：轉(zhuǎn)動360度似乎只有一條陰影邊界，但快速轉(zhuǎn)動偏光片，像是在跳動藍錐礦：RI1.757~1.804且為正光性假一軸品現(xiàn)象二軸品的Ng與Nm或Nm與Np差值很小，似乎一條不動，如：金綠寶石Nm接近Np)特殊的雙折射寶石：一個值在測試范圍內(nèi)，一個值超出范圍，如：菱錳礦，No=1.84Ne=1.58且為負光性出現(xiàn)Ne一條陰影邊界上下跳動特殊方向的測面如：一軸品寶石垂直光軸方向的切面，轉(zhuǎn)動寶石和偏光片，兩條陰影均不移動五、 注意事項三個方面：寶石性質(zhì)、操作技巧、儀器條件1、 與寶石性質(zhì)有關(guān)注意前文中的特殊現(xiàn)象樣品是否清潔、拋光良好、是否腹膜2、 與操作技巧有關(guān)(含儀器保養(yǎng))(1)觀察姿勢要正確，視線要垂直于目鏡平面（2）接觸液要適量，視寶石大小形狀而定。過多，寶石漂浮；過少，揮發(fā)快，S析出，不能良好接觸（3） 對多孔寶石（會吸收接觸液）最好不測（4） 棱鏡臺一定要保持清潔，且清洗時要輕輕向一方向擦拭（防劃傷）（5） 滴接觸液時，不要將滴管碰到棱鏡（6） 用于推入寶石，不能用鑷子，避免劃傷棱鏡（7） 測試完畢，將寶石和棱鏡清洗干凈，把手洗凈3、 與儀器條件有關(guān)（1） 棱鏡是否完好（2） 刻度標(biāo)定是否正確（是否有系統(tǒng)誤差）低值用水品標(biāo)定（1.544~1.553） 高值用合成尖品石（1.727）（3） 1.78（或1.81）為接觸液的陰影4、 視域中看不到陰影的情況（1） RI>1.78或者RK1.40負讀數(shù)：寶石的折射率值高于折射儀的測試范圍（2） 寶石未放好（3） 接觸液不適量六、局限性1、 所測寶石必須有拋光面2、 所測寶石有一定范圍（1.35~1.78）3、 幾乎不能區(qū)分天然與合成寶石4、 不能區(qū)分優(yōu)化處理寶石二色鏡的使用方法相關(guān)概念1、 多色性：對有色透明的非均質(zhì)體單品寶石在非光軸方向觀察時，出現(xiàn)不同方向、顏色不同或同一顏色深淺變化的現(xiàn)象。2、 產(chǎn)生原因：當(dāng)一束白光通過有色的雙折射材料時，分解成兩條振動方向相互垂直的偏振光，寶石材料由于原子結(jié)構(gòu)的異向性，對兩束偏振光的選擇吸收有差異。3、 二色性：在寶石中可見到兩種顏色（一軸品/二軸品）三色性：在寶石中可見到三種顏色（僅二軸品），具有三色性的寶石一定是二軸品典型的三色性寶石：變石：紅/黃/綠堇青石：黃/紫/藍坦桑石：深紅/紫紅/黃綠二、 原理與結(jié)構(gòu)1、原理利用冰洲石棱面體高折射率（DR=0.172）的特點，將來自非均質(zhì)體寶石的兩束偏振光進一步分離開來，這兩條平面偏振光各自對可見光的選擇性吸收所表現(xiàn)出來的顏色或顏色強度不同，這代表它們的多色性，當(dāng)來自寶石的兩條光線的振動方向與冰洲石振動方向完全一致時，多色性最強，（還有一部分）一定長度的冰洲石就可以使儀器的窗口形成并列的重影，重影的窗口中的光線是互相垂直的線性偏振光。這樣穿過雙折射有色寶石兩偏振光就會被冰洲石分開并排出現(xiàn)在在重影的窗口中進行對比,對多色性的識別有很高的分辨率。2、結(jié)構(gòu)冰洲石的棱面體透鏡進光窗口（小孔）三、 使用方法（1）操作步驟a） 將樣品置于小孔前，樣品盡量靠近小孔，以防樣品的表面反射光進入孔b） 將較強的白光光源（陽光或白熾燈均可）通過樣品，使經(jīng)過樣品的光進入小孔c） 邊觀察邊轉(zhuǎn)動二色鏡，注意兩個窗口的顏色變化d） 轉(zhuǎn)動樣品，從各個方向上觀察（2）現(xiàn)象與結(jié)論a） 始終只出現(xiàn)一種顏色，樣品為各向同性（均質(zhì)體寶石）b） 出現(xiàn)兩種顏色，樣品為各向異性（非均質(zhì)體寶石）c） 出現(xiàn)三種顏色，樣品為二軸品（非均質(zhì)體寶石）（3）多色性級別與描述從強度、顏色兩個方向描述強度通常分為四級：a、強，一般肉眼能看見多色性，如堇青石、紅柱石b、 明顯，肉眼難以觀察，但在二色鏡中多色性明顯，如藍寶石c、 弱，二色鏡中可見多色性，但不明顯：紫晶、橄欖石d、 無，二色鏡下不能觀察到多色性，尖品石、石榴子石四、 用途1、 區(qū)分單折射與雙折射寶石：驗證異常消光，明顯多色性：非均質(zhì)體寶石2、 區(qū)分部分一軸品寶石與二軸品寶石如紫晶：二色性，弱，紫/淺紫；堇青石：強，紫/藍/黃褐注：只有明確看到三色性，才能確定為二軸品3、確定寶石的最佳顏色方向，為加工服務(wù)五、 注意事項樣品必須是透明一半透明有色單品寶石光源用普通白光適射照明，不可用單色光寶石應(yīng)盡量靠近二色鏡的一端，眼睛靠近另一端在樣品的某一位置上，轉(zhuǎn)動二色鏡觀察時，兩個窗口的顏色互換，才是多色性的表現(xiàn)，若兩個窗口顏色不同，但轉(zhuǎn)動二色鏡時并無交換變化現(xiàn)象，則可能是另外進入偏光引起的樣品的色帶，不均勻的顏色分區(qū)，不要與多色性混淆例如：藍寶石顏色不均 碧璽顏色不均觀察時，轉(zhuǎn)動寶石或二色鏡從各個方向觀察(沿光軸方向觀察寶石的多色性，當(dāng)寶石轉(zhuǎn)動是振動方向與冰洲石菱面體的振動方向一致時，多色性最明顯)是三色性的寶石，其三種顏色在不同方向上顯示，從一個方向上觀察，只能看到兩種顏色寶石多色性強弱與雙折射率的大小無關(guān)，如：橄欖石(弱)堇青石(強)對弱多色性的寶石應(yīng)持懷疑態(tài)度，如不能肯定測試結(jié)果，則應(yīng)選擇其他方式驗證六、典型實例1、描述方法：強度+顏色變化常見寶石的多色性寶石種類多色性強度多色性顏色祖母綠弱-中綠色/黃綠色紅碧璽中紅色/粉紅色綠碧璽弱-中綠色/無色紅寶石中紅色/橙色紫晶弱一中紫紅色/淺藍色紫色方柱石中一強藍色/淺紫藍色藍色監(jiān)寶石中一強藍色/綠色藍色鋯石中藍色/無色藍色黃玉弱一中藍色/無色海藍寶石中一強藍色/無色坦桑石強淺藍色/紫色堇青石強藍色/淺黃色藍色磷灰石弱一中藍色/淺藍色

綠色磷灰石弱一中綠色/無色橄欖石弱綠色/淺黃色綠色紅柱石強綠色/淺紅色紅色石榴石無無（常有異常消光）各色尖晶石無無（常有異常消光）各色立方氧化鋯無無（常有異常消光）各色玻璃無無（常有異常消光）查爾斯濾色鏡的使用方法0濾色鏡為一種輔助鑒定儀器0主要有選擇性吸收