1、第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质第一节第一节 偏光显微镜及薄片制备偏光显微镜及薄片制备1 1、机械部分、机械部分q镜座：承受重力镜座：承受重力q镜臂：装镜筒，可倾斜镜臂：装镜筒，可倾斜q载物台：承载观察物，可转动，有载物台：承载观察物，可转动，有0 0360360度刻度及游标、固定螺丝，中央圆孔，固度刻度及游标、固定螺丝，中央圆孔，固定弹簧夹定弹簧夹2 2、光学部分、光学部分q反光镜：有平、凹两面，光线弱或用高倍反光镜：有平、凹两面，光线弱或用高倍物镜时用凹面物镜时用凹面q下偏光镜：将自然光转变为偏光下偏光镜：将自然光转变为偏光q锁光圈：调节进光量的大小锁光圈：调节进光量的大小q聚光镜：将平
2、行光线变为锥光聚光镜：将平行光线变为锥光q镜筒：可调节升降，上接目镜，下接物镜，镜筒：可调节升降，上接目镜，下接物镜，镜筒光学长度为物镜后焦到目镜前焦镜筒光学长度为物镜后焦到目镜前焦q目镜目镜q上偏光镜：方向上偏光镜：方向AAAA，垂直下偏光镜，垂直下偏光镜q勃氏镜：观察锥光时使用的放大系统勃氏镜：观察锥光时使用的放大系统一、偏光显微镜的构造一、偏光显微镜的构造第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质物镜：物镜：q透镜越小，镜头越长，放大倍数越大。透镜越小，镜头越长，放大倍数越大。q物镜一般由物镜一般由1 15 5片透镜组成。片透镜组成。q放大倍数一般低倍放大倍数一般低倍4X4X，中倍，中倍10X-
3、25X10X-25X，高倍，高倍45X45X以上，油浸以上，油浸100X100X。q光孔角：前透镜最边缘的光线与前焦点所构成的角度光孔角：前透镜最边缘的光线与前焦点所构成的角度q数值孔径：等于光孔角正弦乘介质折射率数值孔径：等于光孔角正弦乘介质折射率N N。数值孔径越大，放大倍数越高。同一放大倍数，数值孔径。数值孔径越大，放大倍数越高。同一放大倍数，数值孔径越大，分辨率越高越大，分辨率越高q物镜的分辨率就是显微镜的分辨率，它取决于数值孔径的大小及所用光波的波长物镜的分辨率就是显微镜的分辨率，它取决于数值孔径的大小及所用光波的波长q光学显微镜最高分辨率为光学显微镜最高分辨率为20002000埃，
4、最大放大倍数为埃，最大放大倍数为20002000倍。一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到倍。一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到二分之一。二分之一。第一节第一节 偏光显微镜及薄片制备偏光显微镜及薄片制备第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质二、偏光显微镜的调节与使用1 1装卸镜头装卸镜头qA A装目镜：直接插上即可装目镜：直接插上即可qB B装物镜：物镜与镜筒的接合类型有弹簧夹型、销钉型及转盘型。注装物镜：物镜与镜筒的接合类型有弹簧夹型、销钉型及转盘型。注意安装到位意安装到位2 2调节视域亮度调节视域亮度q镜头装好以后，推出上偏光，勃氏镜，打开锁光圈，转动反光镜对准镜头装好以后，推出上偏光，勃
5、氏镜，打开锁光圈，转动反光镜对准光源，调节视域亮度。光线不要太强光源，调节视域亮度。光线不要太强3 3调节焦距调节焦距qA A放上薄片，手摸一下，一定要盖玻片朝上，用弹簧夹夹好放上薄片，手摸一下，一定要盖玻片朝上，用弹簧夹夹好qB B下降镜筒。用粗调旋扭朝前旋转，下降镜筒。用粗调旋扭朝前旋转，眼睛从侧面注视镜头，将镜头下眼睛从侧面注视镜头，将镜头下降到镜头工作距离以内，切匆使镜头与薄片接触，以免损坏镜头降到镜头工作距离以内，切匆使镜头与薄片接触，以免损坏镜头。要。要锻炼能两个眼睛都睁开看。锻炼能两个眼睛都睁开看。第一节第一节 偏光显微镜及薄片制备偏光显微镜及薄片制备第四章 偏光显微镜下的晶体光
6、学性质4校正中心q A A在视域内选一小点置于十字丝中心在视域内选一小点置于十字丝中心q B B转动物台转动物台180180度，注意观察小点的位置度，注意观察小点的位置和轨迹和轨迹q C C拧校正螺旋，使小点内移到中心距离的拧校正螺旋，使小点内移到中心距离的二分之一二分之一q D D手移薄片，使小点回中心。再旋物台，手移薄片，使小点回中心。再旋物台，若小点还有偏移，重复上述操作若小点还有偏移，重复上述操作5 5校正偏光镜方向校正偏光镜方向q 找一块黑云母，置于视域中心找一块黑云母，置于视域中心q 旋转物台，使解理缝为左右方向旋转物台，使解理缝为左右方向q 旋动下偏光镜使其颜色最深，此时的下偏旋
7、动下偏光镜使其颜色最深，此时的下偏光镜为光镜为PPPP方向方向q 取下薄片，推入上偏光镜，使视域全黑。取下薄片，推入上偏光镜，使视域全黑。则上下偏光镜正交。则上下偏光镜正交。第一节第一节 偏光显微镜及薄片制备偏光显微镜及薄片制备第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 单偏光镜下观察晶体光学性质的内容单偏光镜下观察晶体光学性质的内容 单偏光镜下观察，即只使用下偏光镜单偏光镜下观察，即只使用下偏光镜 观察内容有观察内容有q 晶体形态、解理晶体形态、解理q 突起、糙面、贝克线突起、糙面、贝克线q 颜色与多色性颜色与多色性q 晶体颗粒大小、百分比含量。晶体颗粒大小、百分比含量。第二节第二节 单偏光镜下的晶
8、体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质一、晶体形态 晶体形态相关因素：晶体形态相关因素：q 晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态q 矿物的形态、大小、晶体的完整程度与形成矿物的形态、大小、晶体的完整程度与形成条件、析晶顺序有关条件、析晶顺序有关 1 1晶形晶形q 薄片中所见为晶体的某一切面，同一晶体切薄片中所见为晶体的某一切面，同一晶体切面方向不同，反映出的平面形态完全不同。面方向不同，反映出的平面形态完全不同。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2晶体的自形程度
9、晶体的自形程度q 依晶体的边棱的规则程度分类依晶体的边棱的规则程度分类 A A自形晶：晶形完整，呈规则多边自形晶：晶形完整，呈规则多边形，边棱为直线形，边棱为直线 B B半自形晶：晶形较完整，棱部分半自形晶：晶形较完整，棱部分直线，部分为曲线直线，部分为曲线 C C他形晶：不规则粒状，边棱为曲他形晶：不规则粒状，边棱为曲线。线。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质自形晶角闪石自形晶角闪石第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质二、解理及解理夹角的测定1 1解理解理q 解理是沿着一定结晶方向开裂成平直的面的能力。解理面、解解理是沿着一定结晶方向开裂成平直的面的能力。解理面、解
10、理的方向、组数、及完善程度是鉴定矿物的重要依据。理的方向、组数、及完善程度是鉴定矿物的重要依据。解理缝的清晰程度与矿物和树胶的折射率差值的大小有关，差值解理缝的清晰程度与矿物和树胶的折射率差值的大小有关，差值大者解理明显大者解理明显 解理缝的清晰程度及宽度与切片方向密切相关。当解理缝垂直切解理缝的清晰程度及宽度与切片方向密切相关。当解理缝垂直切面时，缝最窄，最清楚，升降镜筒时解理缝不左右移动。面时，缝最窄，最清楚，升降镜筒时解理缝不左右移动。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质角理缝斜交切面时升降镜筒为什么会看到它移动？第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2解理的
11、完善程度分级解理的完善程度分级q A A极完全解理：细密连贯直线缝极完全解理：细密连贯直线缝q B B完全解理：较粗的平直缝，但不完全连贯完全解理：较粗的平直缝，但不完全连贯q C C不完全解理：断续解理缝，勉强能看清成一个方向。不完全解理：断续解理缝，勉强能看清成一个方向。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 3 3解理角的测定解理角的测定q A A选择合适的解理缝：有同时垂直选择合适的解理缝：有同时垂直切面的两组解理的晶体颗粒，即两切面的两组解理的晶体颗粒，即两组解理都最清楚，升降镜筒都不移组解理都最清楚，升降镜筒都不移动动q B
12、 B使一组解理平行目镜的十字丝的使一组解理平行目镜的十字丝的竖线，记下物台的刻度数竖线，记下物台的刻度数a aq C C旋转物台，使另一组解理平行目旋转物台，使另一组解理平行目镜的十字丝的竖线。记下计数镜的十字丝的竖线。记下计数b b。q 两组计数之差两组计数之差(a-b)(a-b)即测的两组解即测的两组解理的夹角。理的夹角。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质三颜色与多色性 1 1颜色颜色q 颜色即晶体薄片中的颜色。是矿物对白光中不同波段选择颜色即晶体薄片中的颜色。是矿物对白光中不同波段选择性吸收的结果性吸收的结果q 光波透过薄片，
13、不管矿物如何透明，总要被吸收一部分，光波透过薄片，不管矿物如何透明，总要被吸收一部分，如果均匀吸收，则仅只有强度减弱，薄片不显示颜色，为如果均匀吸收，则仅只有强度减弱，薄片不显示颜色，为无色矿物无色矿物q 若有选择性吸收，则显示被吸收波段的补色若有选择性吸收，则显示被吸收波段的补色q 颜色的深浅，取决于矿物对各色光吸收的总强度，强度大颜色的深浅，取决于矿物对各色光吸收的总强度，强度大颜色深颜色深q 吸收的总强度取决于薄片中的矿物种类及薄片的厚度吸收的总强度取决于薄片中的矿物种类及薄片的厚度。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2
14、吸收性与多色性吸收性与多色性 吸收性吸收性q 均质体均质体 各向同性，不同振动方向的光波选择性吸收都相同各向同性，不同振动方向的光波选择性吸收都相同 矿物的颜色与浓度不因矿物中光波的振动方向的不同而变化。矿物的颜色与浓度不因矿物中光波的振动方向的不同而变化。q 非均质体非均质体 的颜色及浓度随方向的变化而变化的颜色及浓度随方向的变化而变化 即随着物台的旋转，颜色及颜色的浓度有规律地周期性变化。即随着物台的旋转，颜色及颜色的浓度有规律地周期性变化。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 多色性：多色性：q 由于光波在晶体中的振动方向不同，
15、而使矿物的颜色改变的现象称为多由于光波在晶体中的振动方向不同，而使矿物的颜色改变的现象称为多色性。而颜色的浓淡变化称为吸收性色性。而颜色的浓淡变化称为吸收性q 一轴晶矿物，主要有两个颜色，一轴晶矿物，主要有两个颜色，NoNo与与NeNe。电气石（负光性）平行电气石（负光性）平行C C轴切面短半径轴切面短半径Ne|PPNe|PP紫色紫色长半径长半径No|PPNo|PP深蓝色。斜交切面为过渡色。深蓝色。斜交切面为过渡色。NoNo的颜色比的颜色比NeNe深，表明深，表明NoNo的的吸收性强，有吸收性公式：吸收性强，有吸收性公式：NoNeNoNeq 二轴晶的多色性有三个主要颜色分别与光率体的二轴晶的多
16、色性有三个主要颜色分别与光率体的Ng,Nm,NpNg,Nm,Np相当相当q 即每一主轴面都显示两种颜色即每一主轴面都显示两种颜色q 平行光轴面多色性最明显，垂直光轴面只显示平行光轴面多色性最明显，垂直光轴面只显示NmNm的颜色，无多色性的颜色，无多色性q 其他切面介于二者之间其他切面介于二者之间q 多色性与薄片厚度也有关系。测定多色性时要在定向切面上进行多色性与薄片厚度也有关系。测定多色性时要在定向切面上进行第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质四、贝克线、糙面、突起及闪突起 这些性质主要与薄片中相邻物质这些性质主要与薄片中相邻物质间由
17、于折射率不同发生折射、反间由于折射率不同发生折射、反射所引起的光学现象有关射所引起的光学现象有关 1 1贝克线贝克线q 贝克线在两个折射率不同的介质接触贝克线在两个折射率不同的介质接触处，可以看到比较暗的边缘，称为矿处，可以看到比较暗的边缘，称为矿物轮廓物轮廓q 在轮廓线附近可以看到一条明亮的细在轮廓线附近可以看到一条明亮的细线，当升降镜筒时这条亮线发生移动，线，当升降镜筒时这条亮线发生移动，此亮线称为贝克线。此亮线称为贝克线。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2)2)贝克线规律：贝克线规律：q 提升镜筒，贝克线向折射率高的介质方
18、向移动提升镜筒，贝克线向折射率高的介质方向移动q 下降镜筒，贝克线向折射率低的介质方向移动下降镜筒，贝克线向折射率低的介质方向移动q 贝克线的灵敏度很高贝克线的灵敏度很高 用白光照明，两介质折射率差用白光照明，两介质折射率差0.0010.001即可见贝克线即可见贝克线 用单色光照明时，灵敏度可提高到用单色光照明时，灵敏度可提高到0.00050.0005q 用贝克线的移动规律很容易判断两相邻介质的折射率的高低用贝克线的移动规律很容易判断两相邻介质的折射率的高低q 为了看清贝克线，观察时要缩小光圈，将界面移动到视域中为了看清贝克线，观察时要缩小光圈，将界面移动到视域中心，移开聚光镜。心，移开聚光镜
19、。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质3)3)贝克线产生的原因贝克线产生的原因q 由相邻物质间折射率不同引起。两介质接触有四种情况（由相邻物质间折射率不同引起。两介质接触有四种情况（N N折射率大，折射率大，n n折射率折射率小）小）A An n盖于盖于N N之上，接触界面较平缓。光线能透过界面向折射率大的介质方向偏折（之上，接触界面较平缓。光线能透过界面向折射率大的介质方向偏折（NnNn，入射角大于反射角），光线在入射角大于反射角），光线在N N侧加强，提升镜筒，亮线向侧加强，提升镜筒，亮线向N N侧移动侧移动 B Bn n盖于盖于
20、N N之上，接触界面较陡。因之上，接触界面较陡。因NnNn，入射角大于临界角，光线发生全反射，向，入射角大于临界角，光线发生全反射，向N N方方向偏折。移动情况同向偏折。移动情况同A A C CN N盖于盖于n n之上，光线总是能透过界面向之上，光线总是能透过界面向N N方向偏折（因方向偏折（因N N大于大于n n，入射角小于反射角），入射角小于反射角）D D接触界面垂直切面，此时垂直透射的光线无折射作用，但斜射光线接触界面垂直切面，此时垂直透射的光线无折射作用，但斜射光线N N侧者发生全反侧者发生全反射，射，n n侧者则能透过界面在侧者则能透过界面在N N侧加强形成亮线。侧加强形成亮线。第二
21、节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2、糙面、糙面q 单偏光镜下观察晶体表面，某些很光滑，某些粗糙呈麻点状，这种单偏光镜下观察晶体表面，某些很光滑，某些粗糙呈麻点状，这种表面的粗糙现象称为糙面表面的粗糙现象称为糙面q 糙面产生的原因糙面产生的原因 矿物表面的凹凸不平，覆盖在晶体上的树胶的折射率与晶体折射率有差矿物表面的凹凸不平，覆盖在晶体上的树胶的折射率与晶体折射率有差异，当光线通过二者接触面时，发生折射甚至全反射，至使薄片中晶体异，当光线通过二者接触面时，发生折射甚至全反射，至使薄片中晶体表面光线集散不一，而形成明暗程度不同的斑点
22、表面光线集散不一，而形成明暗程度不同的斑点q 糙面产生的必要条件：糙面产生的必要条件：矿物本身表面不平矿物本身表面不平 矿物与树胶间存在折射率差矿物与树胶间存在折射率差第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质3 3突起及闪突起突起及闪突起q 晶体薄片中不同的晶体表面好象高低不一的现象称为突起晶体薄片中不同的晶体表面好象高低不一的现象称为突起q 这是一种视觉的错觉，实际中薄片中的晶体切面是一样高的。这是一种视觉的错觉，实际中薄片中的晶体切面是一样高的。q 这种现象是由于树胶与晶体的折射率差引起的，折射率大的晶体表这种现象是由于树胶与晶体的折
23、射率差引起的，折射率大的晶体表面看起来高些面看起来高些q 原因在于折射率大光线偏折度大，使人感觉晶体表面抬高原因在于折射率大光线偏折度大，使人感觉晶体表面抬高q 晶体折射率大于树胶时为正突起，小于树胶时为负突起。晶体折射率大于树胶时为正突起，小于树胶时为负突起。q 双折射率较大的光性非均质体，在单偏光镜下旋转物台时，突起情双折射率较大的光性非均质体，在单偏光镜下旋转物台时，突起情况发生明显变化，称为闪突起，它与晶体的双折射率有关。况发生明显变化，称为闪突起，它与晶体的双折射率有关。第二节第二节 单偏光镜下的晶体光学性质单偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质正交偏光镜即上下偏
24、光镜一起使用，且使上下偏光镜的振动方向相互正交偏光镜即上下偏光镜一起使用，且使上下偏光镜的振动方向相互垂直。垂直。PPPP代表下偏光镜的振动方向，代表下偏光镜的振动方向，AAAA代表上偏镜的振动方向。为了观察方代表上偏镜的振动方向。为了观察方便及准确测定晶体的光学数据，还要使上下偏光镜的振动方向与目镜便及准确测定晶体的光学数据，还要使上下偏光镜的振动方向与目镜的十字丝一致的十字丝一致在正交偏光镜下无薄片时视域应是全黑的在正交偏光镜下无薄片时视域应是全黑的正交偏光镜下观察的内容有：干涉、干涉色级序、双折射率、消色、正交偏光镜下观察的内容有：干涉、干涉色级序、双折射率、消色、双晶、测定消光角、延性
25、符号等双晶、测定消光角、延性符号等第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质一、正交偏光镜下的干涉现象 1 1波的干涉波的干涉q频率相同、振动方向相同、相位相同或有固定相频率相同、振动方向相同、相位相同或有固定相位差的两列波相遇，合成后，波在某些部位始终位差的两列波相遇，合成后，波在某些部位始终加强，某些部位始终减弱的现象称为波的干涉加强，某些部位始终减弱的现象称为波的干涉q频率相同、振动方向相同、有固定相位差的光波频率相同、振动方向相同、有固定相位差的光波称为相干光。称为相干光。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶
26、体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2决定正交偏光下干涉的因素决定正交偏光下干涉的因素qA A光路分析：自然光光路分析：自然光反光镜反光镜下偏光镜（振动方下偏光镜（振动方向平行向平行PPPP）晶体薄片（产生双折射，分解成平行晶体薄片（产生双折射，分解成平行NgNpNgNp的两束偏光）的两束偏光）qB B双折射产生后的效应：双折射产生后的效应：NgNpNgNp在晶体中的不同方向振动，其传播速度也不同。在晶体中的不同方向振动，其传播速度也不同。VpVp速速度大，称为快光。度大，称为快光。VgVg速度小称为慢光。速度小称为慢光。VgVpVgVp两束偏光通过薄片后产生光程差（以两束偏光通
27、过薄片后产生光程差（以R R表示），经空表示），经空气传播后，在到达上偏镜之前气传播后，在到达上偏镜之前R R保持不变保持不变第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质q 快慢光在晶体中的传播速度不同快慢光在晶体中的传播速度不同,快慢光的路程之差即为光程差。可以用快慢光的路程之差即为光程差。可以用下式表示：下式表示：V0:V0:光在空气中的传播速度。光在空气中的传播速度。Vp,Vg:Vp,Vg:快、慢光在晶体中的传播速度。快、慢光在晶体中的传播速度。tp,tg:tp,tg:快慢光通过晶体时所占用的时间。快慢光通过晶体时所占用的时间。D
28、D：薄片厚度。：薄片厚度。q 决定光程差决定光程差R R的因素有两点。一是晶体薄片厚度的因素有两点。一是晶体薄片厚度D D，二是晶体的双折射率，二是晶体的双折射率（NgNgNpNp）q R R的大小决定两光波在上偏光镜同一振动面振动的干涉作用的强弱。的大小决定两光波在上偏光镜同一振动面振动的干涉作用的强弱。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质三、正交偏光下干涉作用原理1 1、光路分析、光路分析q OBOB：透过下偏光镜后的偏光振幅：透过下偏光镜后的偏光振幅q Ng,NpNg,Np：晶体切片的光率体椭圆的长短半径。亦为快光慢光的振动
29、方向。：晶体切片的光率体椭圆的长短半径。亦为快光慢光的振动方向。q 当下偏光振动方向与光率体半径有一定夹角时，透出薄片的偏光当下偏光振动方向与光率体半径有一定夹角时，透出薄片的偏光OBOB按平行四按平行四边形法则分解。沿光率体半径方向分解为边形法则分解。沿光率体半径方向分解为ONg,ONpONg,ONpONg=OBCos ONp=OBSinONg=OBCos ONp=OBSin此光波进入上偏光后，又分解为此光波进入上偏光后，又分解为ONp1,ONp2ONp1,ONp2，ONg1,ONg2ONg1,ONg2，其中，其中ONp2,ONg2ONp2,ONg2垂垂直上偏光不能通过。直上偏光不能通过。O
30、Np1ONp1与与ONg1ONg1的振幅为的振幅为ONg1=OBCosSinONg1=OBCosSinONp1=OBSinCosONp1=OBSinCos可见可见ONg1ONg1ONp1ONp1振幅相等，方向相反振幅相等，方向相反q ONg1ONg1及及ONp1ONp1的特点的特点 为同一偏光透过晶体后经两度分解而成，频率相同为同一偏光透过晶体后经两度分解而成，频率相同 两者之间有固定的光程差（由两者之间有固定的光程差（由ONgONg、ONpONp继承下来）继承下来）两者在同一平面内振动（上偏光振动面两者在同一平面内振动（上偏光振动面AAAA）所以，所以，ONg1ONg1、ONp1ONp1为相
31、干光。为相干光。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质2 2、两偏光的干涉、两偏光的干涉q A A、干涉叠加原理干涉光的强度等于振幅、干涉叠加原理干涉光的强度等于振幅A A的平方的平方 式中，式中，：入射光波长；：入射光波长；R R：薄片的光程差：薄片的光程差q B B、干涉现象、干涉现象依上式，各参数的不同取值，有极大值或极小值依上式，各参数的不同取值，有极大值或极小值 a.a.当当0 0。A2A20 0。I I0 0 当当0 0。A2A20 0。I I0 0。视域黑。这种现象称为消光。视域黑。这种现象称为消光。正交偏光镜下，正交
32、偏光镜下，0 0，就是晶体的光率体半径与上下偏光镜一致。，就是晶体的光率体半径与上下偏光镜一致。旋转物台旋转物台360360度。晶体切面有度。晶体切面有4 4种此位置，故出现四次消光种此位置，故出现四次消光 四次消光是光性非均质体非垂直光轴切面的特征四次消光是光性非均质体非垂直光轴切面的特征第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质b.b.当当RR0 0，I I0 0，消光，消光 要要RR0 0，即，即R R0 0，也就是，也就是NgNgNpNp0 0。NgNgNpNp0 0为光性均质体及光性非均质体垂直光轴切面。此时与角度为光性均质体
33、及光性非均质体垂直光轴切面。此时与角度无关，无关，视域全黑，称为永久消光视域全黑，称为永久消光 永久消光是光性均质体及光性非均质体垂直光轴切面的特征永久消光是光性均质体及光性非均质体垂直光轴切面的特征c.c.当当R=nR=n，R R为为的整数倍。的整数倍。I I0 0，消光，消光d.d.当当R R（2 21)/21)/2，R R为为2 2的奇数倍。的奇数倍。A A最大最大e e.当当4545，SinSin1 1，I I为最大为最大 在光性非均质体中，当光率体在光性非均质体中，当光率体Ng,NpNg,Np与与AAAA或或PPPP成成4545度时晶体干涉色最明亮。度时晶体干涉色最明亮。第三节第三节
34、 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质二、正交偏光镜下的干涉色1 1干涉色的形成干涉色的形成A A、干涉色现象、干涉色现象q 将石英沿光轴方向由薄到厚磨成楔形，称为石英楔。石英的最大双折射率将石英沿光轴方向由薄到厚磨成楔形，称为石英楔。石英的最大双折射率NgNgNpNp0.0090.009，将石英楔由薄到厚慢慢插入偏光镜试板孔，其光程差随石英楔的厚度增加而增加将石英楔由薄到厚慢慢插入偏光镜试板孔，其光程差随石英楔的厚度增加而增加q 若单色光照明，随石英楔推入，依次出现明暗相间的干涉条带。光程差与明暗关系：若单色光照明，随石英楔推入，依次出现明暗
35、相间的干涉条带。光程差与明暗关系：R R处。处。A A0 0，黑暗带，黑暗带R R（2 21 1）2 2，A A最大，亮带最大，亮带q 光程差介于二者之间，亮度居中光程差介于二者之间，亮度居中q 暗亮带的宽度取决于波长，红光波长最长，条带间隔最宽。暗亮带的宽度取决于波长，红光波长最长，条带间隔最宽。q 白光照明，白光中的七种不同波长的光使任何一个光程差都不会相当于各色波长的整数白光照明，白光中的七种不同波长的光使任何一个光程差都不会相当于各色波长的整数倍。也即不可能使七色同时消光。倍。也即不可能使七色同时消光。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜
36、下的晶体光学性质B B、干涉色形成、干涉色形成q 一定的光程差，可能相当或接近于白光中部分色光的波长的整数倍，而使这色光消一定的光程差，可能相当或接近于白光中部分色光的波长的整数倍，而使这色光消光减弱，同时它又可能相当于或接近于某色光的半波长的奇数倍，而使这色光加强光减弱，同时它又可能相当于或接近于某色光的半波长的奇数倍，而使这色光加强q 综合干涉的结果，相当于从白光中减去某色光，又加强另外某色光，减去的光出现综合干涉的结果，相当于从白光中减去某色光，又加强另外某色光，减去的光出现补色，被加强的光又强过补色补色，被加强的光又强过补色q 两者抵消后出现颜色，未被抵消的色光混合，便成为该色光干涉形
37、成的混合色。它两者抵消后出现颜色，未被抵消的色光混合，便成为该色光干涉形成的混合色。它是由白光干涉形成的，称为干涉色是由白光干涉形成的，称为干涉色q 一定的光程差与一定的干涉色相联系，干涉色的亮度随角的变化。一定的光程差与一定的干涉色相联系，干涉色的亮度随角的变化。0 0时，晶体消时，晶体消光，由光，由0 04545度，亮度增强，度，亮度增强，4545度时最亮度时最亮q 只影响亮度，不影响颜色。只影响亮度，不影响颜色。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 2 2干涉色的级序干涉色的级序q A A、干涉色级序、干涉色级序 在正交偏光
38、下用白光照明，随石英楔的推入，在正交偏光下用白光照明，随石英楔的推入，R R由小变大。视域由小变大。视域中干涉色出现有规律的变化中干涉色出现有规律的变化 这种干涉色有规律的变化称为干涉色的级序这种干涉色有规律的变化称为干涉色的级序 其特点是：其特点是：随随R R值连续增加的方向叫色序升高，随值连续增加的方向叫色序升高，随R R值由值由0 0开始上升，视域干开始上升，视域干涉色出现黑涉色出现黑暗灰暗灰灰白灰白淡黄淡黄黄黄橙橙红红兰兰绿绿黄黄红红兰兰绿绿黄黄红红兰兰绿绿黄黄红红。色序变化固定不变。色序变化固定不变。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜
39、下的晶体光学性质q 随随R R的由小到大，干涉色由低到高，一般把干涉色分为四级：的由小到大，干涉色由低到高，一般把干涉色分为四级：一级：灰、灰白、黄、红一级：灰、灰白、黄、红二级：兰、绿、黄、红二级：兰、绿、黄、红三级：兰、绿、黄、红三级：兰、绿、黄、红四级：兰、绿、黄、红四级：兰、绿、黄、红q 相邻色间无截然界面，呈过渡状态。相邻色间无截然界面，呈过渡状态。q 四种干涉色的混合呈稍带玫瑰色的白色，称为高级白。四种干涉色的混合呈稍带玫瑰色的白色，称为高级白。q 四级干涉色的收尾（红）叫顶部色，开始（兰）叫底部色。四级干涉色的收尾（红）叫顶部色，开始（兰）叫底部色。第三节第三节 正交偏光镜下的晶
40、体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质B B、不同级序干涉色的差异、不同级序干涉色的差异q 各级干涉色在色调上有一定的差异，突出的有：各级干涉色在色调上有一定的差异，突出的有：q 一级：灰与灰白完全过渡，无界面，黄分为淡黄与橙黄，红带紫，色带较窄一级：灰与灰白完全过渡，无界面，黄分为淡黄与橙黄，红带紫，色带较窄q 二级：兰较深，绿较淡，黄带橙，亮而艳，红鲜艳二级：兰较深，绿较淡，黄带橙，亮而艳，红鲜艳q 三、四级：均较淡，界面不清。三级绿为翠绿，色艳带宽，四级兰淡而窄三、四级：均较淡，界面不清。三级绿为翠绿，色艳带宽，四级兰淡而窄q 干涉色的高低完全取决于光程差
41、干涉色的高低完全取决于光程差R R的大小的大小 即薄片厚度即薄片厚度D D及双折射率及双折射率 若薄片厚度为标准厚度，则干涉色完全取决于双折射率若薄片厚度为标准厚度，则干涉色完全取决于双折射率 双折射率的大小与薄片的切片方向密切相关双折射率的大小与薄片的切片方向密切相关q 鉴定晶体时只有测定最大双折射率才有意义（要选平行光轴面测定）。鉴定晶体时只有测定最大双折射率才有意义（要选平行光轴面测定）。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质3 干涉色高低的影响因素干涉色高低的
42、影响因素矿物性质矿物性质矿物的切面方矿物的切面方向向矿片厚度矿片厚度平行光轴或光轴面最大平行光轴或光轴面最大垂直光轴没有光程差垂直光轴没有光程差其余在两者之间其余在两者之间R=d(Ng-Np)R光程差光程差,d矿片厚度矿片厚度,Ng-Np双折率双折率干涉色高低取决于光程差干涉色高低取决于光程差第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质3 3干涉色色谱表干涉色色谱表q 表示干涉色的级序、光程差、双折射率及薄片厚度之间关系的图表称为干涉表示干涉色的级序、光程差、双折射率及薄片厚度之间关系的图表称为干涉色色谱表色色谱表 横坐标：光程差横坐标：光程差R R及相对应的干涉色级序。单位：毫微米及相对应的干涉色级序
43、。单位：毫微米 纵坐标：薄片厚度。单位：毫米纵坐标：薄片厚度。单位：毫米 原点放射线：双折射率原点放射线：双折射率q 色谱表表示色谱表表示R R、D D、（、（NdNdNpNp）三者之）三者之 间的关系。只要知道其中的两项就能间的关系。只要知道其中的两项就能 求出第三项。求出第三项。第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质三、补色法则及补色器三、补色法则及补色器 1 1补色法则补色法则 A A补色法则补色法则q 在正交偏光镜间，两非均质体除垂直光轴在正交偏光镜间，两非均质体除垂直光轴外任意方向切面在外任意方向切面在4545度位置重叠时
44、，光通度位置重叠时，光通过此两晶体薄片后的光程差增加或减少过此两晶体薄片后的光程差增加或减少 设非均质体的晶体薄片的光率体椭圆半径设非均质体的晶体薄片的光率体椭圆半径为为N N1 1N N2 2，光波透入每一块薄片后双折射分解，光波透入每一块薄片后双折射分解为二偏光，透出薄片后光程差为为二偏光，透出薄片后光程差为R R1 1。另一。另一薄片的光程差为薄片的光程差为R R2 2 将两薄片在正交偏光镜的将两薄片在正交偏光镜的4545度位置重叠，度位置重叠，必产生一总光程差必产生一总光程差R R。R R是增还是减，取决是增还是减，取决于二薄片的重叠方式，即重叠时光率体椭于二薄片的重叠方式，即重叠时光
45、率体椭圆的相对位置圆的相对位置第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质B B、薄片重叠情况、薄片重叠情况q 当两薄片的光率体同名半径重叠，光透过两薄片后的总光程差当两薄片的光率体同名半径重叠，光透过两薄片后的总光程差R RR1R1R2R2，RR1RR1，RR2RR2。R R增大，干涉色升高增大，干涉色升高q 当两薄片的光率体异名轴重叠，当两薄片的光率体异名轴重叠，R RR1R1R2R2或或R RR2R2R1R1可能出现：可能出现：a a：RR1RR1，RR2RR2；b b：RR1RR1，RR2RRR2R1RR2。q 三种情况中无论哪一
46、种，三种情况中无论哪一种，R R反映的干涉色比原两薄片都低或比其中某一块反映的干涉色比原两薄片都低或比其中某一块薄片的干涉色低。所以有：异名轴重叠。干涉色色序降低薄片的干涉色低。所以有：异名轴重叠。干涉色色序降低小结小结q 同名轴重叠，总光程差为同名轴重叠，总光程差为R RR1R1R2R2，干涉色升高。，干涉色升高。q 异名轴重叠异名轴重叠:R R为两薄片的光程差之差，其干涉色色序降低（总比二薄片中干涉色级序高的为两薄片的光程差之差，其干涉色色序降低（总比二薄片中干涉色级序高的要低；要低；若两薄片的光程差相等，总光程差为若两薄片的光程差相等，总光程差为0 0，视域消色变黑视域消色变黑第三节第三
47、节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质2 2、补色器、补色器q 补色器就是已知光率体椭圆半径名称及光程差的晶体薄片补色器就是已知光率体椭圆半径名称及光程差的晶体薄片q 作用作用 在两晶体薄片中如一个薄片的光率体椭圆的半径方向名称及光程差已知，在两晶体薄片中如一个薄片的光率体椭圆的半径方向名称及光程差已知，则可根据补色法则测定另一晶体薄片的光率体椭圆半径的名称。则可根据补色法则测定另一晶体薄片的光率体椭圆半径的名称。q 常用补色器有如下几种：常用补色器有如下几种：A A、石膏板、石膏板 天然石膏或石英片（平行光轴面）镶嵌于长条形金属孔中，天然石
48、膏或石英片（平行光轴面）镶嵌于长条形金属孔中，试板试板NpNp（快光）振动方向与长边平行，注明于试板上（快光）振动方向与长边平行，注明于试板上 光程差一个黄光波长，光程差一个黄光波长，550550毫微米，正交偏光镜下为一级紫红毫微米，正交偏光镜下为一级紫红 在晶体薄片上加上石膏板，可以使干涉色升高或降低整整一级色序。在晶体薄片上加上石膏板，可以使干涉色升高或降低整整一级色序。石膏板只能应用于二级黄以下的干涉色晶体薄片石膏板只能应用于二级黄以下的干涉色晶体薄片 应特别引起注意的是当异名轴重叠，而薄片的干涉色又很低时，视域应特别引起注意的是当异名轴重叠，而薄片的干涉色又很低时，视域的干涉色是升高的
49、，这是因为干涉色是在补色器一级紫红的基础上降的干涉色是升高的，这是因为干涉色是在补色器一级紫红的基础上降低低第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 B B、云母板、云母板 形状同石膏板，长边为快光方向形状同石膏板，长边为快光方向 光程差为光程差为147147毫微米，约相当于四分之一个黄光毫微米，约相当于四分之一个黄光波长波长 正交偏光下的干涉色为一级灰。与晶体薄片叠正交偏光下的干涉色为一级灰。与晶体薄片叠加，升降一个色序加，升降一个色序 云母板适用于干涉色较高的（二级黄以上）晶云母板适用于干涉色较高的（二级黄以上）晶体薄片。如体薄片
50、。如 升：兰升：兰绿绿黄黄红红兰兰 降：兰降：兰红红黄黄绿绿兰兰第三节第三节 正交偏光镜下的晶体光学性质正交偏光镜下的晶体光学性质第四章 偏光显微镜下的晶体光学性质 C C、石英楔、石英楔 石英沿光轴方向磨成楔形，镶嵌于金属框中石英沿光轴方向磨成楔形，镶嵌于金属框中 R R0 016801680。在正交偏光镜间由薄到厚端，可以产生一级到。在正交偏光镜间由薄到厚端，可以产生一级到三级干涉色三级干涉色 随石英楔推入，与晶体薄片同名轴重叠，干涉色连续上升随石英楔推入，与晶体薄片同名轴重叠，干涉色连续上升 异名轴重叠，干涉色连续下降，当石英楔异名轴重叠，干涉色连续下降，当石英楔R R与薄片相等时，晶与
