晶体光学知识点总结.docx

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1、晶体光学知识点总结第一章 1、晶体光学：研究可见光通过透共振、穆斯鲍尔谱学、透射电子显微镜等方法研究矿物。 2、光性矿物鉴定法：是利用不同的透明矿物显示的光学性质不同，鉴定明矿物晶体时所产生的一些光学现象及其原理的一门科学。 3、研究矿物的方法包括：化学分析、光谱分析、电子探针显微分析、X射线结构分析、差热分析、荧光分析以及晶体测量和比重、硬度精确测定等。此外还用红外光谱、核磁透明矿物。晶体光学是鉴定、研究透明矿物及岩石的重要方法。是一种很好的物相研究法。 4、可见光：是电磁波，其波长范围约为390nm770nm是整个电磁波谱中很窄的一小段。可见光光波波长不同，呈现颜色也不同。白光是各种单色光

2、按一定比例混合而成的混合光。单色光的波长由长到短，对应的色感由红到紫。 5、纵波：振动方向与传播方向一致，不存在偏振问题； 横波：振动方向与传播方向垂直，存在偏振问题。 6、最常见的光有五种：自然光、线偏振光、部分偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光。 7、自然光：各个方向上振动振幅相同的光。 8、线偏振光：在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动。 9、部分偏振光：某一方向光振动比与之垂直方向的光振动占优势。彼此无固定相位关系、振动方向任意、不同方向上振幅不同的大量光振动的组合，它介于自然光与线偏振光之间。 10、获得偏振光的方法：由反射与折射产生、由二向色性产生、双折射晶体产生。 1

3、1、布儒斯特定律：若光从折射率为n1的介质向折射率为n2的介质，当入射角满足tgi 0=n2/n1 时，反射光中就只有垂直于入射面的光振动，没有平行于入射面的光振动，这时反射光为线偏振光，折射光仍为部分偏振光。这就是Brewster定律。其中i0叫做起偏角或布儒斯特角。 12、晶体的二向色性：某些各向异性的晶体对o光和e光的吸收有很大差异。 13、起偏：从自然光获得偏振光的过程。 14、判断自然光、部分偏振光、线偏振光的方法：若以光传播方向为轴，慢慢旋转检偏片，观察透过偏振片的光： 光强无变化的是自然光；光强有变化，但最小值不为零的是部分偏振光；光强有变化，但最小值为零(消光)的是线偏振光。

4、1 15、几何光学的三大定律：1）光的直线传播定律；2）光的反射及反射定律；3）光的折射与折射定律 16、双折射：光线进入光学各向异性媒质后产生两条折射光线的现象。 17、o光和e光：一条光线遵守通常的折射定律，折射光线在入射面内，这条光线称常光，简称o光；另一条光线不遵守通常的折射定律，它不一定在入射面内，这条光线称非常光，简称e光。 18、产生双折射的原因： o光和e光的传播速度不同，o光在晶体中各个方向的传播速度相同，因而折射率no=c/vo=恒量；e光在晶体中的传播速度ve随方向变化，因而折射率ne=c/ve=是变量，随方向变化。由于o光和e光的折射率不同，故产生双折射。 19、 斯涅

5、尔折射定律：入射介质与折射介质的密度确定，光线在两种介质中的传播速度固定，如发生折射，则任意入射角的正弦值与折射角的正弦值之比为一常数：sini/sinr=vi/vr 20、全反射：当入射介质密度大于折射介质密度时，ViVr，故 ir。随入射角逐渐加大，折射角相应地变得更大，当其达到90时，则折射光线沿界面方向传播，此时的入射角为全反射临界角。 21、发生全反射两个条件： 光从光密介质到光疏介质；入射角临界角。 22、折射率大，临界角小，全反射范围宽，光容易产生全反射，反射量大 23、同一介质的折射率视所用光波的波长而异，这种白光分解成七色光的性质称为折射率色散，也称“火彩”。 24、 波长较

6、长的红光折射率较小，波长较短的紫光折射率较大，色散率是根据特定波长的紫光与特定波长的红光的折射率差值来表示的。 25、所有晶体的折射率均大于1。 26、每个晶体的折射率大小取决于光在该晶体中的传播速度，即光的传播速度愈小，其折射率愈大。 27、折射率值是反映晶体成分与晶体结构的重要参数。折射率值是鉴定透明矿物晶体最可靠的常数之一。 28、光性均质体：光学性质各向相同。 2 29、光性非均质体：光学性质随方向而异。 30、光波在非均质体中的传播特征： 不只一个主折射率 改变入射光性质 光波进入非均质体后除特殊方向外，一般都分解成振动方向互相垂直的两种偏光即偏光化；这两种不同方向的偏光速度不等，导

7、致折射率不等引起双折射；两条偏光折射率值之差称双折射率。用N 或表示；最大主折射率值与最小主折射率值之差，称最大双折射率。 一个或两个特殊方向光轴 31、光学均质体特征：光波在均质体中传播时无论在任何方向振动，传播速度与折射率值不变；光波入射均质体发生单折射现象，不发生双折射也不改变入射光的振动性质。 32、光学非均质体特征：光波在非均质体中传播时，传播速度与折射率值随振动方向的不同而发生改变，光波入射非均质体，除特殊方向外，会发生双折射。 33、光轴：当光波沿非均质体的某些特殊方向传播时，不发生双折射，基本不改变入射光的振动特点和方向。把这一特殊方向称为光轴。 34、中级晶族晶体只一个光轴，

8、称为一轴晶。 低级晶族晶体有两个光轴，称为二轴晶。 35、在一轴晶中发生双折射时所呈现的基本规律： 传播速度：束偏光常光的传播速度不随入射方向的改变而改变，其折射率为一常数；另一束偏光非常光(Ne)传播速度随入射方向的改变而改变，其折射率为一变数。 振动方向：常光振动方向总是垂直于入射面，而非常光的振动方向则总是平行于入射面。 36、在二轴晶中发生双折射时所呈现的基本规律： 双折射后两束偏光均为非常光，以Ng和Np表示，它们的折射率都随入射光方向的改变而改变; 振动方向：因二轴晶有两个光轴，对应某个方向的入射光，会产生两个入射面，据菲涅尔定律，两束偏光的振动方向分别平行于两个相交入射面的两个分

9、角面。 3 37、主截面：光轴和晶体表面法线组成的平面。 38、主平面：某一光线(o光或e光)与光轴组成的平面 总结： 一切具有双折射特征的介质，均为非均质体。 光波在非均质体中传播时，其传播速度随振动方向而变化，因而其相应的折射率也随振动方向不同而改变。非晶质体的主折射率不只一个，是两个或三个。 光波进入非晶质体后，除特殊方向外，一般都分解成振动方向互相垂直的两种偏光，且两束偏光均为非常光即偏光化；这两种不同方向的偏光速度不等，导致折射率不等，引 起双折射。改变入射光的性质； 光波沿非晶质体的特殊方向射入时，不发生双折射，也不改变入射光的性质和振动方向。中级晶族晶体只有一个光轴，称一轴晶；低

10、级晶族晶体有两个光轴方向，称二 轴晶。 4 第二章 1、光率体：光波在晶体中传播时，表征光波的振动方向与相应折射率值之间关系的一种光 性指示体。 2、高级、中级、低级三个晶族的晶体，它们的光率体分别为圆球体、旋转椭球体和三轴椭球体。 3、光率体是虚幻的：光率体是从晶体光学现象中抽象出来的光性指示体。 光率体是实实在在的虽然我们看不见它，却能感觉到，并用科学的方法测定出来。 4、光率体的作法：线段的方向代表偏光的振动方向； 线段的长度代表偏光的折射率。 5、均质体包括高级晶族的等轴晶系矿物及非晶质物质，传播速度不因振动方向不同而发生改变，即折射率值各向相等。均质体的光率体特征： 形状圆球体 半径

11、代表该均质体的折射率值，折射率只有一个； 双折射率N=N-N=0 光轴无数个。通过光率体中心所作的任何方向的切面都是圆切面。 6、一轴晶光率体 7、一轴晶光率体构成要素 2个主轴Ne和No，椭圆切面长短半径方向代表该切面中两偏光的振动方向。 Ne和No代表一轴晶两个主要光学方向，称光学主轴，即Ne轴和No轴。轴的长短即N的大小； 2个主折射率No、Ne。 No为常光折射率， Noc, 为非常光折射率，Ne c，可以NoNe，也可以NoNe。介于Ne和No之间有一系列的折射率，均用Ne 表示，其光波的性质属于非常光，是任意非常光。 1个光轴OA，OA c 8、光性正负：一轴正晶，标记为：一轴：N

12、eNo 如：石英；一轴负晶，标记为：一轴：NeNo 如：方解石 9、光波在一轴晶中传播时： 当光波振动方向Z轴时，相应的折射率值相等，为常光的折射率值，以“No”表示。 5 当振动方向Z轴时，折射率值与No相差最大，为非常光折射率值，以“Ne”表示。 当振动方向与Z轴斜交，相应的非常光的折射率值递变于No与Ne之间，以Ne表示。 10、一轴晶正光性光率体 A 当光Z轴入射时，无双折射，Z轴的各振动方向N 均为1.544，以No为半径，构成一个Z轴的圆切面。 B 当光波Z轴入射时，分解为振动方向Z轴的No和Z轴的Ne1.553，构成一个Z轴的椭圆切面。垂直Z轴的其它任何方向射入的光线均可构成相同

13、的椭圆切面。 C 非常光的折射率值随其振动方向与光轴的夹角而变化，夹角为0时，折射率为特定值，用“Ne”表示；夹角介于090 之间时，No折射率 Ne，用“Ne”表示。 石英一类光率体的特征是：旋转轴为长轴，NeNo，即NeNg，NoNp。凡是具有这种特点的光率体都称为一轴晶正光性光率体，相应的矿物称一轴晶正光性矿物。 11、一轴晶负光性光率体 方解石的光率体为一以Z轴为旋转轴的扁形旋转椭球体，即NeNo。凡具有这种特点的光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称为一轴晶负光性矿物。 12、一轴晶光率体无论光性正负，其旋转轴都是Ne轴，水平轴为No轴，Ne与No代表一轴晶矿物折射率的最大或最小

14、值，称主折射率，其相对大小决定一晶矿物光性符号。Ne与No的差值为一轴晶矿物的最大双折射率。 13、一轴晶光率体的主要切面： 1）垂直光轴的切面： A 光率体的切面为圆，其半径=No. B 光波垂直这种切面入射时，不发生双折射，其折射率等于 No C 双折射率为0 D 一轴晶只有一个这样的切面 2）平行光轴的切面： A 切面形状为椭圆 B 光波垂直此切面入射，分解成两种偏光，其振动方向必然平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率为两个主折射率ne和no。 6 C 双折射率为| ne - no|(一轴晶矿物的最大双折射率) 3)斜交光轴的切面： A 切面为椭圆 B 光波垂直此切面入射，会发生双折射分

15、解成两种偏光，其振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率为no和ne,且总有一个为no。 C 双折射率为| ne - no|黑云母 单斜晶系，假六方形层状或板状，极完全解理。 光性方位：Nmb、 Ng a、Npc夹角小； 长条形切面为切面，可见一组极完全解理 大致近于等轴形或假六边形的切面，为切面，看不见解理缝。 多色性公式： Ng Nm =深褐色， Np=浅黄色 吸收性公式： Ng Nm Np 2角闪石 链状结构的硅酸盐矿物，单斜晶系，晶体沿c轴方向延长呈柱状、针状、纤维状，断面 为六边形或菱形。横切面可见两组完全解理，解理夹角56或124 ，纵切面可见一组完全解理。 光性方位：Nm

16、b，Ng c，因角闪石种属不同而不同。 多色性公式： Ng=深绿色， Nm=绿， Np=浅黄绿色 吸收性公式： Ng Nm Np 角闪石在切面见不到解理缝，切面形态近等轴，旋转物台其颜色基本不变或变化不明显，即不显多色性或多色性不明显。 角闪石最常见的是长短不等的长条形切面。该切面上可见一组完全解理。旋转物台其颜色变化明显，表现明显的多色性。最浅时为浅绿色或浅褐色最深时为深绿色 3铁橄榄石 岛状结构硅酸盐，斜方晶系，晶体呈厚板状、粒状或短柱状，不完全解理，裂纹发育其光学性质与铁含量有关。 光性方位：Ng、Nm、Np分别与a、b、c平行 多色性：Ng=绿黄， Nm=橙黄， Np=绿黄 吸收性：N

17、m Np Ng 13、矿物的轮廓：在单偏光系统下，两个折射率不同的介质接触处可看到一条暗色条带，其总是沿矿物颗粒边缘分布且封闭。 14、 在晶体光学中，以树胶的折射率为参照介质，将矿物轮廓分为四级： 很显著矿物N 1.74，如石榴子石、榍石、锆石等； 16 显著矿物N =1.741.60，如橄榄石、辉石、角闪石等； 较显著矿物N 1.50.如萤石 不显著矿物N =1.601.50，如长石、石英等 15、贝克线：当相邻介质折射率不等时，其边界会出现轮廓， 即一条封闭的暗带；同时在其一侧必然会出现一条细窄的亮线贝克线。成因：当两种不同介质接触时，在界面上透射光产生折射、反射与全反射等现象，引起光的

18、聚敛和分散。在光聚敛处形成一条明亮的细线，称贝克线。提升镜筒，贝克线总是向折射率大的一方移动；下降镜筒，贝克线则向折射率小的一方移动；分散处则为较黑暗的边缘，称矿物边缘。 16、贝克线色散：单色光折射率发生分化的的现象称折射率色散 。当相邻两介质折射率相差很小时，其邻接处贝克线会分解为两个色带：橙色带和蓝色带贝克线色散 一般橙色带靠近折射率小的介质一侧，蓝色带靠近折射率大的介质一侧，以此可直接判断折射率相近的相邻介质折射率的相对高低。 17、糙面：在单偏光系统下观察矿物表面，可看到某些矿物表面较光滑，而另一些矿物表面呈麻点状，感觉粗糙。这种晶体表面光滑-粗糙的视觉感矿物折射率与树胶折射率之差越

19、大，粗糙感越明显） 18、突起：在单偏光系统下，矿物的糙面与轮廓会引起一种综合的视觉感，即有些矿物表面 得高凸，如石榴子石；另一些矿物表面显得低平，如长石、石英。这种高凸-低平的视 觉感的差值大小相关，差值愈大，突起愈高；） 19、正突起：矿物折射率值大于树胶折射率值； 负突起：矿物折射率值小于树胶折射率值。 正负突起判断：提升镜筒，贝克线由加拿大树胶向矿物移动为正突起；反之为负突起 。 20、突起等级划分： 负高突起 负低突起 正低突起 正高突起：1.66-1.78 糙面显著，边缘明显较粗，降低载物台，贝克线移向矿物，辉石，十字石 正极高突起：大于1.78糙面显著，边缘很宽，降低载物台，贝克

20、线移向矿物，石榴石 21、闪突起：单偏光下，旋转载物台，非均质矿物的边缘、糙面和突起的高低随方向而发生明显改变的现象 18 第五章 正交偏光系统下晶体的光学性质 1、正交偏光系统的装置：正交偏光系统在单偏光系统的基础上，加上上偏光镜，并使 PP下偏光 AA上偏光 PPAA 2、正交偏光系统的特点： 在正交偏光系统下，因矿物性质及切面方向不同，而显示不同光学现象。 1）在物台上不放任何矿片，视域完全黑暗。因光波通过PP后，成为PP方向振动的偏光，恰与AA垂直，光波不能通过上偏光而视域黑暗。 如果不黑，表明上下偏光振动方向不互相垂直，需调整。 2）载物台上放置均质体任意切面或非均质体垂直光轴切面，

21、不发生双折射，也不改变原有的振动方向，透出矿片的偏光振动方向仍然平行PP，因与AA垂直而不能透过上偏光，视域黑暗。 3）载物台上放置非均质体斜交光轴切面，但光率体椭圆半径之一平行PP，因与AA垂直，光波射入这种切面则不透过上偏光，视域黑暗； 4）载物台上放置非均质体斜交光轴切面，因光率体椭圆半径与PP、AA斜交，光波透过矿片发生双折射。按平行四边形法则分解为两种偏光，这两种偏光再透过上偏光AA后，发生干涉，而产生一定颜色，视域明亮； 3、消光：透明矿物在正交偏光镜间呈现黑暗的现象。 矿物消光时, 矿片的光率体椭圆半径之一与下偏光的振动方向平行，因不发生双 折射，没有与上偏光平行的光线通过矿片黑

22、暗。 1）全消光 ：正交偏光镜间放置均质体任意切片或非均质体垂直光轴切片，矿片不改变光波的振动方向，光波不能透过上偏光镜。转动物台360矿片消光现象不改变全消光 2) 四次消光：非均质除垂直光轴以外的任何切片，光率体切面为椭圆，据正交偏光系统特点3，转动物360,光率体椭圆长短半径有四次与上、下偏光振动方向AA、PP平行的机会，出现四次消光。 4、消光位和45位置： 1）消光位：非均质体除垂直光轴以外的切片，在正交偏光镜间处于消光时的位置。 2）45位置：在正交偏光系统下，非均质矿物任意切面上两束偏光振幅大小及其在上19 偏光镜振动方向上的矢量是随着载物台的旋转而变化的。） 5、干涉现象：在正

23、交偏光系统下非均质矿物由消光位向45位转动时，干涉色趋于明亮。据平行四边形法则，无论切面处于什么位置，两束偏光在上偏光镜振动方向的振幅总是大小相等，方向相反。作为矢量两者互相抵消，视域应黑暗。但却出现明亮的干涉色干涉现象。 6、干涉的条件 由同一束偏光经两次分解而成，其频率相同； 有固定光程差R(由K1、K2继承的光程差)； 在同一平面内振动(平行AA)。 K1、K2两种偏光具备了光波发生干涉作用的条件，必定发生干涉作用。 7、干涉的原理： 光程差单色光经下偏光转化为偏光后，射入非均质非垂直光轴晶体切面，由于双折射作用，分解为振动方向互相垂直、振幅不等两束偏光，折射率大者波长小，反之波长大，二

24、者来自同一光源，频率相同，据V =f,两束光在晶体中的传播速度不同，即有慢光、快光之分，穿过晶体后，即产生光程差： R=d干涉作用结果取决于光程差R如果光源为单色光，则： a）当R=2n/2时，K1、K2振动方向相反，振幅相等，二者抵消变暗； b）当R=(2n+1)/2时，K1、K2振动方向相同，二者叠加，亮度增加一倍(最亮)； c）当R介于2n/2和(2n+1) /2之间时，干涉结果是：亮度介于黑暗和最亮之间。 8、干涉色的形成:如果光源为单色光，在正交偏光镜间，在45插入石英楔，随石英楔的慢慢推入，视域内依次出现明暗相间的干涉条带。亮带代表增强，暗带代表减弱明暗条带间距取决于单色光的波长。

25、红光的波长最长，其明暗条带间距也最大，紫光的干涉条带间距则最小。不同程度加强的单色光混合，构成与该光程差相应的混合颜色，它是白光通过正交镜间矿片后，经过干涉作用形成的颜色，故称干涉色。干涉色不是矿物本身的颜色。 9、影响干涉色的因素：光程差、矿片厚度、双 折 率、矿物性质、切面方向： 平行OA或Ap的切面，双折率最大，干涉色最高； 垂直光轴切面的双折率为0，全消光； 其它方向切面的双折率递变于0和最大之间，干涉色级序变化于全黑和最高干涉色之间。 20 10、干涉色级序及各级序的特征：用白光作光源时，在正交偏光镜间缓慢插入石英楔，随厚度增加，其光程差从零开始连续增大，视域中将依次出现有规律而连续

26、变化的干涉色：暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红，然后为蓝-绿-黄-橙-紫红的变化，从而构成干涉色级序。 干涉色可分为4-5个级序。干涉色向R增大的方向变化，称级序升高，反之称级序降低。 级：暗灰-灰白-浅黄-橙-紫红 0-550nm; 级：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-紫红 550-1100nm； 级：蓝-绿-黄-橙-红 1100-1650nm； 第一级序：R 约0550nm。主要干涉色依次为暗灰、灰白、黄、橙、和紫红色。特征是具暗灰、灰白而无蓝、绿色。 第二级序：R 为5501100nm。主要干涉色依次为蓝、绿、黄、橙、紫红色。特征是色调浓而纯，比较鲜艳，干涉色条带间的界线较清楚。 第三级序：R 为11001650nm。依次出