第四章正交偏光課件

第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì)§1.

裝置及光學(xué)特點(diǎn)一、裝置：AA“⊥”PP二、光學(xué)特點(diǎn)：不放礦片，或放置均質(zhì)體礦片時(shí)視域始終黑暗；放置非均質(zhì)體礦片橢圓切面長短半徑平行上下偏光振動(dòng)方向時(shí)，視域變黑暗三、觀察的晶體光學(xué)性質(zhì)消光現(xiàn)象、干涉色、光率體軸名、雙折射率、消光類型、延性符號(hào)§2.消光現(xiàn)象及消光位

1．消光現(xiàn)象：礦片變黑暗的現(xiàn)象。2．全消光：旋轉(zhuǎn)物臺(tái)360°，礦物切片始終黑暗的現(xiàn)象。3．四次消光：放置非均質(zhì)體礦片時(shí)（除⊥ＯＡ切片外），轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)360°，出現(xiàn)四次黑暗現(xiàn)象。4．消光位：在正交偏光鏡間礦片處于消光時(shí)的位置。

§3.正交偏光鏡間的干涉現(xiàn)象一、非均質(zhì)體不在消光位時(shí)，光波的傳播特點(diǎn)1、K1′K2′是同一光源的偏光兩次分解的產(chǎn)物，振動(dòng)的頻率相同。2、K1′K2′有固定的位相差△Φ=2π/λ（N1d-N2d）+π,單色光源λ值是恒定的。

3、K1′K2′在同一平面內(nèi)振動(dòng)，振動(dòng)方向平行。（相干光）

二、光程與光程差光程：折光率值與偏光通過的幾何路程的積叫光程。K1的折光率值用N1表示，則光程是N1d，K2的光程是N2d，d表示薄片厚度即幾何路程。光程差：用R表示：R=（N1d-N2d）=d（N1-N2）R=v0（t1-t2）=v0（d/v1-d/v2）=d（v0/v1-v0/v2）∵v0/v1=N1/N空=1

則v0/v1=N1∴R=d（N1-N2）

三、決定干涉結(jié)果的因素

位相差△Φ=（2k+1）π位相差△Φ=2kπ

黑暗明亮

2Kπ明亮有①△Φ=（2K+1）π黑暗②K1′K2′有固定位相差，△Φ=2π/λ（N1d-N2d）+π

2Kπ明亮代②入①：2π/λ（N1d-N2d）+π=（2K+1）π黑暗（2K-1）λ/2N1d-N2d=Kλ=2K·λ/2

（2K-1）λ/2明亮（加強(qiáng)）

得：R=d（N1-N2）=2K·λ/2黑暗（抵消）①?zèng)Q定于光程差的大?。寒?dāng)光程差等于某波長光波半波長的奇數(shù)倍時(shí)，加強(qiáng)，礦物明亮；當(dāng)光程差等于某波長光波半波長的偶數(shù)倍時(shí)，抵消，則礦物黑暗。②礦片干涉結(jié)果的明亮程度，決定于透出上偏光鏡K1′K2′兩束偏光的合振幅大小，合振幅愈大小又決定于K1K2兩種偏光振向和AA、PP之間的夾角，只有當(dāng)夾角為45°時(shí)，K1′K2′的合振幅最大，視域最亮，這時(shí)礦片的位置稱為45°位置。③干涉結(jié)果決定于光程差：R=d（N1-N2），光程差和薄片厚度及雙折率值成正比，而雙折率值又和礦物性質(zhì)、切片方向有關(guān)，干涉結(jié)果又決定于礦物性質(zhì)、切片方向及礦片的厚度。決定干涉結(jié)果的因素：

§4.干涉色及干涉色譜表一、單色光干涉緩慢推入石英楔子，隨d值逐漸增大R值增大：當(dāng)R=2K×λ/2時(shí)，出現(xiàn)黑暗條帶；當(dāng)R=（2K+1）λ/2時(shí)，出現(xiàn)單色光的最亮條帶；當(dāng)R=2Kλ/2～（2K+1）λ/2時(shí)，亮度介于最亮和黑暗之間。二、白光的干涉色

白光是由波長不同的七種單色光組成：任何一個(gè)光程差R（0除外），不可能同時(shí)等各單色光波半波長的奇數(shù)倍（2K+1）λ/2或偶數(shù)倍（2Kλ/2），使視域變的明亮為白色條帶或使視域變得黑暗；而是在某一定光程差R，只可能相當(dāng)或接近部分色光的半波長奇數(shù)倍的使其不同程度的加強(qiáng)，同時(shí)又可能相當(dāng)或接近另一部分色光的半波長的偶數(shù)倍，使其抵消或減弱，沒有被抵消的色光混合起來，組成了在這個(gè)光程差的混合色，這就是干涉色，是白光干涉的結(jié)果。干涉色和顏色的區(qū)別：

1.顏色是單偏光鏡下，偏振光沿晶體某個(gè)方向振動(dòng)，經(jīng)選擇性吸收后，透射光混合的結(jié)果；干涉色是晶體在正交鏡間，在一定的光程差下，白光中的部分色光加強(qiáng)的混合色。2.顏色與礦物的折光率值有關(guān)，干涉色與礦物的雙折率值有關(guān)。三、干涉色級(jí)序及各級(jí)序的特征㈠干涉色級(jí)序在正交鏡間白光照射，隨著光程差值增大，干涉色由低到高有規(guī)律的變化，一般分為四個(gè)級(jí)序，每個(gè)級(jí)中又有若干個(gè)色序，總稱叫干涉色級(jí)序。具體劃分是：第一級(jí)序：暗灰-灰白-淡黃-亮黃-橙-紫紅。第二級(jí)序：藍(lán)-綠-黃-橙-紫紅。第三級(jí)序：藍(lán)-綠-黃-橙-紅。第四級(jí)序：淺綠-粉紅-淺橙。㈡各級(jí)序干涉色的特征1、各級(jí)序的光程差值是約550nm左右，每個(gè)色序光程差約為147nm。2、一、二、三級(jí)干涉色均為紫紅色為頂，稱為靈視色。3、第一級(jí)序無藍(lán)、綠色，而有暗灰和灰白色。4、第二級(jí)色調(diào)鮮艷較純，色帶間界線較清楚。5、第三級(jí)干涉色盡管也是蘭、綠、黃、橙、紅，但色調(diào)相對較淺。6、第四級(jí)干涉色色調(diào)更淺，顏色混雜不純。㈢、高級(jí)白干涉色

概念：當(dāng)R增大到相等于五級(jí)以上的干涉色時(shí)，在礦物表面形成與珍珠表面相似的亮白色，叫高級(jí)白干涉色。

鑒定方法：緩慢插入石英楔子，基本不變化。㈣、需要注意的問題1.干涉色級(jí)序的高低決定于R值。2.R=d（N1-N2），R又與d和（N1-N2）成正比，d=0.03mm，干涉色級(jí)序?qū)嶋H決定于（N1-N2）同一礦物在同一薄片中因切片方向不同，干涉色級(jí)序可以不同。在雙折率值最大的切面上干涉色級(jí)序最高。在具最高干涉色的切面上測定礦物的最高干涉色才有意義。四、干涉色色譜表

橫坐標(biāo)：光程差（nm)縱坐標(biāo)：薄片厚度(mm)射線：雙折射率1888年法國的密歇爾-列維根據(jù)光程差公式R=d（N1-N2）制成一個(gè)表示干涉色級(jí)序、光程差、雙折率及薄片厚度之間關(guān)系的圖表，叫干涉色色譜表。干涉色色譜表

五、異常干涉色異常干涉色：干涉色色譜表上沒有的干涉色。原因：少數(shù)礦物雙折率色散較大，礦物對某單色光的雙折率明顯大于另一種單色光的雙折率實(shí)例：黝簾石常出現(xiàn)墨水蘭異常干涉色。綠泥石常有銹褐色的異常干涉色。§5.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器一、補(bǔ)色法則

兩晶體切片在45°重疊時(shí)，若Ng1∥Ng2、Np1∥Np2，即兩晶體切片的橢圓半徑同名軸平行，則總光程差為R=R1+R2，干涉色級(jí)序升高。R2R1§5.補(bǔ)色法則和補(bǔ)色器一、補(bǔ)色法則

兩晶體切片在45°重疊時(shí)，若Ng1∥Np2、Np1∥Ng2，即兩晶體切片的橢圓異名軸半徑平行。則總光程差為R=|R1-R2|①R＜R1，R＜R2②R＞R1，R＜R2

③R＜R1，R＞R2R2R1異各軸半徑平行干涉色級(jí)序降低

補(bǔ)色法則：兩礦片在正交偏光鏡間45°位重疊時(shí)，當(dāng)光率體橢圓半徑同各半徑平行時(shí)，R=R1+R2，干涉色級(jí)序升高，當(dāng)異各半徑平行時(shí)，R=R1-R2，干涉色級(jí)序降低（比原來干涉色級(jí)序高的降低，比原來干涉色級(jí)序低的不一定降低）。消色：當(dāng)R1=R2時(shí)，且異半徑平行，R=R1-R2=O，礦片變暗。消色與消光區(qū)別：消色是礦片在45°位，R=0引起的，消光是一個(gè)晶體在正交鏡間，光率體橢圓長短半徑和上下偏振向平行引起的。二、幾種常用的補(bǔ)色器1.石膏試板

產(chǎn)生560nm的光程差，一級(jí)紫紅干涉色，升、降一個(gè)級(jí)。不適合鑒定干涉色高的礦物，二級(jí)黃以下的干涉色。

主要適用于鑒定一級(jí)黃以下干涉色干涉色。2.云母試板

產(chǎn)生147nm的光程差，一級(jí)灰白干涉色，升降一個(gè)色序。云母試板適用于鑒定一、二、三級(jí)干涉色，

不適于鑒定四級(jí)以上干涉色。3.石英楔產(chǎn)生一至四級(jí)干涉色，光程差0-2240nm，

適用于鑒定一切干涉色當(dāng)?shù)V片光率體橢圓半徑和石英楔子橢圓半徑同名平行時(shí)，慢慢推入石英楔子，光程差逐漸增大,干涉色級(jí)序逐漸升高。當(dāng)異名半徑平行時(shí)，礦片干涉色逐漸降低，二者光程差相等時(shí)，礦片消色,變黑暗。

§6.正交偏光鏡間主要光學(xué)性質(zhì)的觀察與測定

一、光率體橢圓半徑方向和名稱的測定注意：①要根據(jù)45°位時(shí)干涉色選用適當(dāng)?shù)脑嚢濉＂谝谔囟ǚ较虻那衅线M(jìn)行，一軸晶在平行光軸切面上測Ne、No，二軸晶在任意兩個(gè)主軸面上可測定Ng、Nm、Np。

二、干涉色級(jí)序觀察與測定1.邊緣色帶法（楔形邊法）

紅色帶計(jì)數(shù)，（n+1)法2.石英楔法異名半徑平行緩慢插入石英楔子至礦片消色緩慢抽出石英楔子，記下經(jīng)過紅色的次數(shù)n，則干涉色為n+1級(jí)。例如原干涉色為藍(lán)色，經(jīng)過一次紅，則干涉色為二級(jí)藍(lán)。三、雙折率的測定原理：選擇雙折率值最大的切面，根據(jù)光程差公式：R=d（N1-N2），求出薄片厚度d及光程差R就可求得雙折率值。㈠、光程差的測定方法①用石英楔子測某礦物的最高干涉色級(jí)序。②在色譜表上查處相應(yīng)的光程差值（R1）。

㈡、薄片厚度的測定方法①選擇一個(gè)干涉色最高（淡黃色）的石英顆粒，檢查是否是平行光軸的切面，并在色譜表上查出相應(yīng)的光程差值R石，雙折率值為0.009。②利用光程差公式得薄片厚度，d=R石/（0.009）㈢、求雙折率①根據(jù)薄片厚度（d）及光程差（R1），在色譜表上查雙折率。②根據(jù)R1=d（N1-N2）計(jì)算雙折率值。四、消光類型及消光角測定

1.消光類型的劃分

①平行消光、②對稱消光、③斜消光不同晶系礦物的消光特點(diǎn)：①等軸晶系；②中級(jí)晶族；③斜方晶系；④單斜晶系；⑤三斜晶系。角閃石不同切面的消光類型

2.消光角的測定

單斜晶系礦物選擇平行（010）的切面，三斜晶系礦物一般選擇某些特殊方向的切面。

①將定向切面置于視域中心；②轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)使解理縫、雙晶縫、晶體輪廓的伸長方向平行縱絲，記下刻度n1；③轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)使礦片消光，記錄載物臺(tái)刻度n2；④轉(zhuǎn)動(dòng)物臺(tái)45°，插入試板，根據(jù)補(bǔ)色法則，確定橢圓半徑的名稱；⑤根據(jù)結(jié)晶特點(diǎn)，判斷結(jié)晶方向（如角閃石）；⑥計(jì)算|n1-n2|=a°，為消光角。記錄：Ng∧Z=a°，或Ng∧（晶面符號(hào)）=a°五、晶體的延性符號(hào)根據(jù)長條狀礦物的延長方向和橢圓切面長半徑的關(guān)系，將晶體分為：正延性：晶體延長方向∥Ng或與Ng的夾角＜45°負(fù)延性：晶體延長方向∥Np平行或與Np的夾角＜45°測定方法六、雙晶觀察

簡單雙晶、聚片雙晶、聯(lián)合雙晶、格子雙晶思考題（1）單偏光和正交偏光下所觀察到的晶體“顏色”有何區(qū)別？普通輝石為正光性晶體，在正交偏光下其最高干涉色為二級(jí)黃（R＝880nm），⊥Bxa

切面具有一級(jí)亮灰干涉色（R＝210nm），設(shè)Ng-Nm=0.019，求薄片厚度。斜長石的Ng=1.563,Nm=1.555,Np=1.511,薄片厚度為0.03mm，問它在正交偏光鏡下應(yīng)有的干涉色（光程差）如何？4.設(shè)橄欖石晶體薄片厚度0.03mm，Ng=1.689,Nm=1.670,Np=1.654，其垂直Bxa切面和垂直Bxo切面上能見到什么樣的干涉色（光程