晶体光学知识点总结文档格式.docx

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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。

（常用的起偏器：

偏振片）

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。

15、几何光学的三大定律：

1）光的直线传播定律（光在其中传播，速度比较快的介质称光疏介质，传播速度比较慢的介质称光密介质）；

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（如方解石）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（n1sini=n2sinr），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，Vi＜Vr，故i＜r。

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：

①光从光密介质到光疏介质；

②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（所以钻石打磨后可显示出极强的金刚光泽）

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（430.8nm）与特定波长的红光（686.7nm）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（各向同性）。

（①只有一个折射率，不产生双折射；

②不改变入射光的性质及振动方向；

③代表性晶系与矿物：

高级晶族的等轴晶系和非晶质。

等轴晶系矿物如石榴子石、萤石、钻石；

非均质体如蛋白石、树胶、玻璃等）

29、光性非均质体：

光学性质随方向而异（各向异性）。

（一切具有双折射特征的介质，简称非均质体）

30、光波在非均质体中的传播特征：

①不只一个主折射率

②改变入射光性质（偏光化和双折射现象）

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ΔN或Δ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。

③一个或两个特殊方向—光轴（以“OA”表示）

31、光学均质体（非晶质体和等轴晶系）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（中级晶族和低级晶族）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（如中级晶族C轴方向），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，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：

（No＜折射率＜Ne）

①传播速度：

—束偏光常光（No）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。

②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。

（光波在非均质体中传播时，决定光速及相应折射率大小的是光波在晶体中的振动方向而不是传播方向。

36、在二轴晶中发生双折射时所呈现的基本规律：

①双折射后两束偏光均为非常光，以Ngˊ和Npˊ表示，它们的折射率都随入射光方向的改变而改变;

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角面。

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：

◆（判断）一切具有双折射特征的介质，均为非均质体。

（对）

◆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（光轴）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；

低级晶族晶体有两个光轴方向，称二

轴晶。

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（光学立体图形）。

（光率体是表示光波在晶体中各振动方向上折射率和双折射率变化规律的一个立体几何图形）

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：

①线段的方向代表偏光的振动方向；

②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（a=b=c,α=β=γ=90°

）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：

①形状——圆球体

②半径代表该均质体的折射率值，折射率只有一个；

③双折射率——△N=N-N=0

④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（（中级晶族：

三方晶系，四方晶系，六方晶系a=b≠c，α=β=γ=90°

光轴=c轴）（光波在非均质体中传播时，只有沿着某一特殊方向才不会发生双折射，这个方向称光轴。

只有一个光轴的晶体—一轴晶）

7、一轴晶光率体构成要素

①2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；

②2个主折射率——No、Ne。

No为常光折射率，No⊥c,为非常光折射率，Ne∥c，可以No＞Ne，也可以No＜Ne。

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。

③1个光轴OA，OA∥c

◆8、光性正负：

一轴正晶，标记为：

一轴（+）：

Ne>

No如：

石英；

一轴负晶，标记为：

一轴（—）：

Ne<

方解石

9、光波在一轴晶中传播时：

⑴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。

⑵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。

⑶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。

（Ne′与Z轴夹角越小，Ne′越接近于Ne，反之越接近No一轴晶光率体是一个以Z轴为旋转轴的旋转椭球体。

）

10、一轴晶正光性光率体（石英）

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（No），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Ne＝1.553，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0°

～90°

之间时，No＜折射率＜Ne，用“Neˊ”表示。

石英一类光率体的特征是：

旋转轴为长轴，Ne＞No，即Ne＝Ng（大折射率），No＝Np（小折射率）。

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）

方解石的光率体为一以Z轴（短轴）为旋转轴的扁形旋转椭球体，即Ne＜No。

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（直立轴）都是Ne轴（光轴），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（OA）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（平行光轴入射）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（OA）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。

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（OA）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'

|<

|ne-no|

D正晶时，短半径为no，负晶时，长半径为no。

（一轴晶三种切面全图无论何种切面，园、椭圆半径总有一个是No）

14、二轴晶光率体：

低级晶族a≠b≠c，表明它们在三维空间上的内部结构和光学性质的不均一性。

这类矿物晶体具有大、中、小三个主折射率，分别与相互垂直的三个振动方向相当，以Ng、Nm、Np表示，当光波沿其它方向振动时，相应的折射率递变于三者之间，以Ng′和Np′表示，它们的相对大小是Ng＞Ng′＞Nm＞Np′＞Np。

15、二轴晶光率（即低级晶族晶体的光率体是三轴不等的椭球体）体构成要素：

（1）3个光学主轴：

3个互相垂直的光率体轴，代表3个主要光学方向，称光学主轴，简称主轴，即Ng、Nm、Np轴。

3个主轴-3个主折射率的关系：

Ng＞Nm＞Np，Ng⊥Nm⊥Np

（2）3个主轴面（主切面）包含任意2个主轴的切面称主轴面或主切面。

二轴晶光率体有3个互相垂直的主轴面：

①Ng—Np主轴面它是包含两个光轴的主切面，又称光轴面（Ap）②Nm—Np主轴面③Ng—Nm主轴面

（3）2个光轴（OA）及2个圆切面

通过Nm轴在光率体一侧（Ng轴与Np轴之间）可连续作一系列椭圆切面，这些切面半径之一始终是Nm，另一半径则递变于Ng和Np之间，在它们之中总可以找到一个半径=Nm的圆切面，另一侧还有一个圆切面，共计2个圆切面。

光波垂直这2个圆切面入射，无双折射。

这2个方向就是光轴即2个OA。

（4）光学法线：

通过光率体中心而垂直光轴面的方向称光学法线。

光学法线与主轴Nm一致。

光轴面=Ng—Np面

（5）光轴角：

2个光轴之间所夹的锐角——光轴角，以“2V”表示。

2V的平分线称锐角

等分线，以“Bxa”表示；

2个光轴之间的钝角等分线称钝角等分线以“Bxo”表示。

Bxa与Bxo一定在Ng—Np组成的光轴面中。

16、二轴晶光率体的主要特征：

A二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体。

三轴互相垂直，有三个主折射率，最大双折率Ng－Np。

B有三个光学主轴，简称“主轴”，即Ng、Nm、Np所代表的三个光学方向。

包含两个主轴的面称为主轴面（主切面）。

二轴晶光率体有三个互相垂直的主轴面，即Ng-Nm面、Ng-Np面和Nm-Np面，均为椭圆。

C、有两个光轴，且有光性正负之分。

17、二轴晶光率体光性符号的确定：

（1）根据锐角等分线Bxa是Ng还是Np决定二轴晶光性符号之正负：

当Bxa=Ng时，为正光性（+）

当Bxa=Np时，为负光性（-）

（2）根据Ng、Nm、Np的相对大小，判断二轴晶光性符号正、负：

当Ng－Nm＞Nm－Np时，为正光性（+）

当Ng－Nm＜Nm－Np时，为负光性（-）

（3）根据光轴角的大小。

可按下列公式求得：

18、二轴晶光率体的主要切面

A垂直光轴（⊥OA）的切面——圆

半径为Nm，双折率等于0。

B平行光轴面（∥Ap）的切面——椭圆即Ng-Np主轴面，双折率最大：

垂直Nm主轴的切面为椭圆，即Ng-Np主轴面；

其长半径为Ng，短半径为Np；

光沿主轴Nm入射，产生双折射；

双折射率=Ng－Np，为最大双折射率

C、垂直Bxa的切面——椭圆

正光性晶体相当于NmNp主轴面，光波垂直此切面入射（沿Bxa方向入射），发生双折射，分解成分别平行椭圆长短半径Nm和Np，△N=Nm－Np；

负光性晶体相当于NgNm主轴面，光波垂直此切面入射（沿Bxa方向入射），发生双折射，分解成分别平行椭圆长短半径Ng和Nm

△N=Ng－Nm。

（△N介于0～最大之间。

D、垂直Bxo的切面——椭圆

正光性晶体相当于NgNm面；

光波垂直此切面入射（沿Bxo方向入射），发生双折射，分解成分别平行椭圆长短半径Ng和Nm2种偏光，△N=Ng－Nm；

负光性晶体相当于NgNm主轴面。

光波垂直此切面入射（沿Bxo方向入射），发生双折射，分解成分别平行椭圆长短半径Nm和Np的2种偏光，

△N=Nm－Np（△N介于0～最大之间）

（无论是正光性或是负光性，垂直Bxa切面的双折率总是小于垂直Bxo切面的双折率。

二轴晶光率体的三个主轴面，为垂直光率体主轴的切面）

E、斜交切面：

指既不垂直光轴，也不垂直主轴的切面，有无数个，都是椭圆，但非主轴面。

①垂直于主轴面的斜交切面，即垂直NgNp面、NgNm面和NmNp面的斜交切面。

称半任意切面，其椭圆半径中总有一个为主轴（Ng、Nm或Np）另一个半径为Ng′或Np′。

Ng＞Ng′＞Nm＞Np＞′Np

②任意斜交切面—：

不垂直光轴、不垂直主轴的切面——斜交切面。

有无数个，都是椭圆切面，其长短轴分别为Ng′和Np′;

光波垂直这类切面入射时（即除光轴和主轴方向以外的意方向入射）发生双折射，分解成两种偏光，其振动方向必须平行椭圆长短半径方向，相应的折射率值必分别等于长短半径Ng′和Np′;

△N=Ng′－Np′大小变化于0～最大双折射率之间。

19、光性方位：

光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。

即表示光率体主轴Ne和No或Ng、Nm、Np与晶体结晶轴a、b、c之间的关系。

不同晶族矿物的光性方位不同。

均质体矿物晶体的光性方位：

均质体矿物的光率体是圆球体，通过圆球体中心的任何三个相互垂直的直径都可与等轴晶系的三个晶轴相当。

中级晶族晶体的光性方位：

中级晶族晶体是一轴晶，光率体是一个旋转椭球体，其旋转轴（Z轴、光轴、Ne轴）与高次对称轴（Z轴）一致，光率体中心与晶体中心重合。

低级晶族晶体的光性方位：

⑴斜方晶系二轴晶光率体的对称要素为3L23PC，与斜方晶系晶体的最高对称型相当，因此斜方晶系光率体的三个主轴与晶体的三个结晶轴一致。

究竟是哪一个主轴与哪一个晶轴一致，因矿物不同而不同，如黄玉Ng＝Z，Nm＝Y，Np＝X。

⑵单斜晶系该晶系晶体的最高对称型为L2PC，因此单斜晶系的Y轴与光率体三个主轴之一重合，其余两个主轴和另两个晶轴斜交。

究竟是哪一个主轴与Y轴重合，以及其余主轴与晶轴斜交的角度，因矿物种类的不同而不同。

如透闪石Nm＝Y，Ng∧Z＝15°

⑶三斜晶系三斜晶系晶体仅具有一个C可与光率体的对称中心重合，光率体的三个主轴与三晶轴都是斜交的关系，斜交角度大小因矿物而异。

20、光率体色散：

同一晶体的光率体随单色光波波长不同而发生大小、形状的改变现象称为光率体色散。

均质体光率体色散：

各单色光的光率体为圆球体，仅半径大小不同，形状

及在晶体中的位置不变。

一轴晶光率体色散：

各单色光的光率体在晶体中的位置不变，都是以Z轴为旋转轴的旋转椭球体，但Ne、No随光波不同而发生改变，其光率体大小和形状有可能改变。

二轴晶光率体色散：

二轴晶光率体色散较为复杂，三个主折射率和双折率均可随入射光波波长改变而发生改变。

第三章偏光显微镜（不是重点）

1、偏光显微镜构造：

自下而上：

镜座、镜臂（微动、粗动调焦螺旋）、镜筒、反光镜、下偏光镜、锁光圈、聚光镜、载物台、物镜、试板孔、上偏光镜、勃氏镜、目镜。

附件：

校正螺丝、石英楔、石膏试板、云母试板、物台微尺等。

2、使用方法：

1）装卸镜头：

装卸目镜和物镜。

2）调节照明：

打开锁光圈，转动反光镜直至视域最亮。

3）调节焦距：

绝不能眼睛看着镜筒内而下降镜筒或上升载物台。

4）校正中心：

使载物台的旋转轴、物镜中轴、目镜中轴严格在一条直线上，转动载物台，视域中心的物像不动。

3、校正中心的具体步骤

（1）准焦—在薄片中选一质点a，移动薄片使其位于十字丝交点处。

（2）转物台360°

，若目镜中轴、物镜中轴和载物台旋转轴不在一直线上，则a围绕另一中心做圆周运动，圆心为物台旋转轴出露点。

（3）旋转载物台180°

使a由十字丝交点移至a′。

（4）扭动物镜上的校正螺丝，使质点由a′处移至偏心圆的圆心o。

（5）移动薄片，使质点由o点移至十字丝交点若旋转物台质点不动，则中心已校正好。

否则，则必须按上述方法重复校正，直至完全校正好为止。

（6）若中心偏离很大，扭动螺丝，使质点由十字交点向偏心圆心o相反方向移动约偏心圆半径距离；

移动薄片使质点移至十字交点，再按

（1）~（5）进行校正。

4、视域直径测定：

（1）中、低倍物镜的视域直径，可直接使用有刻度的透明尺测定。

（2）高倍物镜的视域直径，可使用物台微尺测定。

微尺的总长度1～2mm，其中刻有100～200个小格，每小格等于0.01mm。

5、上下偏光振动方向的校正：

（1）确定及校正下偏光镜振动方向

黑云母颜色最深时，其极完全解理缝方向代表下偏光镜的振动方向。

（2）检查上、下偏光镜振动方向是否正交

推入上偏光镜，若视域黑暗，证明上、下偏光镜振动方向正交。

（3）检查目镜十字丝是否严格与上、下偏光镜振动方向一致

6、岩石薄片磨制法

1）定向或不定向切片

2）在磨片机上把切片一面磨平

3）把磨平的一面用加拿大树胶粘在载玻片中部

4）磨另一面至0.03mm厚

5）用加拿大树胶把盖玻片粘在岩石薄片上

7、物镜：

低倍-中倍-高倍；

偏光系统：

单偏光系统-正交偏光系统-聚敛偏光系统

第四章单偏光系统下晶体的光学性质

1、单偏光系统装置：

单偏光系统下观察、观测矿物晶体的光学性质时，只使用下偏光镜。

光通过下偏光镜之后，变成振动方向∥下偏光镜振动方向的偏光（PP）

2、光性均质体—均质体或非均质体⊥光轴矿片：

由下偏光镜透出的振动方向∥PP的偏光，进入矿片后，不发生双折射，振动方向基本不变，N矿=R圆

3、非均质体、非⊥光轴的矿片：

由下偏光镜透出的振动方向∥PP的偏光，进入矿片后：

①当矿片上光率体椭圆切面长短半径之一∥PP时偏光沿此半径方向振动通过矿片，不改变原来振动方向，此时，N矿=该半径值。

②矿片上光率体椭圆切面长短半径之一与PP斜交时：

发生双折射，分解成振动方向分别平行矿片上光率体椭圆面长短半径方向、折射率值分别等于椭圆长短半径的两种偏光。

二者在矿片中的传播速度不同。

双折射率=椭圆长短半径之差

4、单偏光系统的特点：

1）如果是均质体或非均质体垂直光轴矿片，光率体切面为圆切面，不发生双折射，折射率等于圆半径。

2）偏光方向与非均质体矿片的光率体椭圆长、短半径之一平行时，不改变原来的振动方向，不发生双折射，折射率值等于该椭圆半径的长度。

3）偏光方向与非均质体矿片的光率体椭圆长、短半径之一斜交时，发生双折射，分解成振动方向平行光率体椭圆长、短半径的两条偏光。

其折射率值分别等于椭圆长、短半径。

双折射率值=椭圆长短半径之差。

5、矿物形态

①矿物形态特点取决于矿物本身的结晶习性（针状、柱状，片状、板状，粒状）；

②显微镜下，矿物形态与切面方向有关。

需根据各种不同切面形态，统计分析、组合成晶体的立体形态。

③矿物形态反映晶体内部结构特点及生成条件如硅酸盐矿物：

粒状—岛状结构；

针、柱状—环状、链状结构；

片状、鳞片状—层状结构；

某些矿物在不同的结晶环境，形成不同结晶形态，特定结晶环境中，形成特殊形态。

据此鉴定矿物、推测矿物形成条件。

6、解理：

矿物受外力作用后，沿一定结晶方向发生破裂