晶体光学长大地球化学版.ppt

第一章 晶体光学基础,第四节 光在均质体和非均质体中的传播特点,第五节 光率体,第三节 自然光和偏振光,第二节 光的折射和全反射,第一节 光的波动性,第六节 光性方位,第一章 晶体光学基础,第一节 光的波动性,一 、 光是一种电磁波 其振动方向垂直于传播方向，是一种横波。,二、 可见光的波谱位置,应掌握： 七色光的光谱段、顺序。 白光是各色光的混合色,第二节 光的折射和全反射,一、光的折射和折射率,1、折射的概念： 光波从一种介质传到另一种介质时，在两种介质界面上将发生反射及折射。折射就是光射入另一介质后，不再沿入射前的方向前进，而是偏离一个角度。,2.折射定律及折射率,（1）折射定律： Vi/Vr sin i/sin rN 当两介质一定时，N为常数，称第二介质对第一介质的相对折射率。入射介质为真空（空气）时，称N为折射介质的绝对折射率（折射率）。,（2） 惠更斯定理证明（略）,（3） 要点： （a） 折射率为两介质比较值，各介质与真空比较时为绝对折射率。绝对折射率不能小于1。 （b） V与N成反比。Vi/VrNr/Ni （c） N取决于介质晶体性质，故可用之作为矿物鉴定的依据。,n1,n2,i,r,光的折射现象,二 、光的全反射及全反射临界角,光由N小N大，ri , 即VrVi, sin i/sin r1 ，二者相对折射率n1,此时折射光线靠近法线； 反之，若由N大N小，ri ，折射光线远离法线； 当i不断增大，当i到某一角度时，光线将不进入N小，此时r90°,光线沿界面传播。此i称全反射临界角。r再增大，光线折回入射介质发生全反射。（阿贝折射仪工作原理。）,第三节 自然光和偏振光,一、自然光：垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振幅的光振动，各方向横振动合成混合波。 二、偏振光：只在垂直传播方向某一固定方向上振动的光波。,三、偏光的获取：自然光经反射、折射、双折射、过滤等。 尼科尔棱镜（双折射）、偏光片（过滤）。,第四节 光波在均质体和非均质体中的传播特点,一、光在均质体中的传播特点,1、 均质体概念（各向同性介质），光学性质各个方向相同。特定频率的光波在均质体中传播时，其传播速度不因光波在晶体中的振动方向不同而发生变化。即均质体的折射率值不因光波在晶体中的振动方向不同而变化。（即仅有一个折射率，单折射）。与之相反，非均质体中，介质的折射率则可随着光波的振动方向不同而不同。,2、传播特点，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。（单折射） 自然光自然光、 偏光同一振动方向偏光,3.均质体矿物，等轴晶系和非晶质物质：尖晶石、萤石、石榴石、火山玻璃、树胶。,二、光在非均质体中的传播特点,1、非均质体概念： 光学性质随方向而异。特定频率的光波在非均质体中传播时，其传播速度随光波在晶体中的振动方向不同而发生变化，即其折射率值随振动方向不同而发生变化。（折射率值有许多个）,2、传播特点： （1）双折射和双折率：光波射入非均质体后，除一个或两个特殊方向外，都要发生双折射，分解成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不同的两种偏光，两种偏光折射率之差为双折率。 自然光两种偏光 偏光振动方向也可被改变 （2）光轴：非均质中一个（中级晶族）或两个（低级晶族）特殊方向，光波沿这种方向入射时，不发生双折射，这种特殊方向就是光轴。一轴晶具一个光轴，二轴晶有两个。（关于光波在非均质体中的传播情况和光轴在晶体中的位置等问题在以后章节中还要讨论。）,（3）光在冰洲石中的传播： 分解成两种偏光： 常光o,振动方向永远垂直Z轴，V、n不变。 非常光e：振动方向平行于Z轴与光波传播方向所构成的平面。V、n随振动方向不同而改变。 Z轴为光轴方向，光沿此方向入射，不发生折射。,3、 非均质矿物： 中低级晶族的矿物，大多数是重要的造岩矿物：石英、长石、暗色矿物等。,冰洲石下的绳子有两个像,玻璃下的绳子只有一个像,双折射,单折射,自然光：垂直光波传播方向的平面内，各个方向上都有等振幅的光振动，各方向横振动合成混合波。 偏振光：只在垂直传播方向某一固定方向上振动的光波。,光是一种电磁波：其振动方向垂直于传播方向，是一 种横波。,上节回顾,光波在均质体和非均质体中的传播特点：,上节回顾,非均质体，光学性质随方向而异。,均质体（各向同性介质），光学性质各个方向相同。,有以下特征： 折射率值随振动方向不同发生变化 双折射和双折率 光轴,冰洲石下的绳子有两个像,一、光率体的概念,光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化而变化的一种立体几何图形。即用以说明光波振动方向与相应方向上的折射率值之间关系的光性指示体。 具体做法：自晶体中心在各振动方向上按比例截取相应的折射率值。所有振动方向上都可以截取一个线段，把各线段端点连起来，就得到了光率体。 光率体是晶体光学中最重要的一个基本概念。,第五节 光率体,二、各类晶体的光率体,（一）均质体 光进入均质体后，不发生双折射，各方向上振动的光波，具有同样的折射率。所以光率体是一个圆球体，通过球心中心的所有切面都是圆切面，切面半径就代表这种均质体的折射率值。,第五节 光率体 - 均质体,第五节 光率体 - 一轴晶,（二）一轴晶光率体,所谓一轴晶就是一类晶体（中级晶族），具有一个特殊方向（光轴），光波沿此方向在晶体中传播时，不发生双折射，不改变入射光波的振动方向。光轴方向即为晶体Z轴方向。,第五节 光率体 - 一轴晶,1、光率体的形态： 以Z轴为旋转轴的旋转椭球体，有正负之分。下面分别以石英和方解石的光率体为例说明。,中级晶族矿物晶体水平结晶轴单位相等，其水平方向上的光学性质相同。这类晶体有最大和最小两个主折射率值，分别以Ne和No表示。其他方向的折光率值变化于Ne和No之间，一般以Ne'表示。,（1）石英晶体： 平行Z轴（光轴）入射，不发生双折射，在垂直入射方向上，各方向上振动的光传播速度一样，即介质在这些方向上的折射率值一样，均为No1.544； 垂直Z轴入射，双折射为两种偏光；常光No1.544,非常光Ne1.553,平行Z轴方向； 斜交Z轴入射，双折射成两种偏光：常光No1.544,非常光Ne，介于No及Ne之间。 连接各线段端点，可得一旋转椭球体，旋转轴为光轴（Z轴），长形。平行Z轴（Ne或Ne）振动时的折射率总是大于垂直Z轴（No）振动时折射率。NeNo或NeNo ，为正光性晶体。,第五节 光率体 - 一轴晶,（2）方解石晶体： 做法同石英晶体，但No1.658 ，Ne1.486 ,形成以Z轴为旋转轴的扁形旋转椭球体，光波平行Z轴振动时的折射率（Ne或Ne'）总是小于垂直Z轴振动时的折射率值（No）,为负光性。,小结：不论正负，Ne都是直立轴（旋转轴）的主折射率，一轴晶光率体为旋转椭球体，直立轴为Ne，水平轴为No，为主折射率， NoNe（）, NoNe（）, NeNo为最大双折率。,第五节 光率体 - 一轴晶,2、一轴晶光率体的主要切面,岩矿鉴定中常应用的是晶体不同方向上的切面（薄片切面）。所以必须对光率体几种主要切面的形状和切面半径所表示的折射率值十分熟悉。,第五节 光率体 - 一轴晶,（1）OA切面： 不发生双折射，不改变特点。 圆，半径为No ，一轴晶仅有一个。（过球心，Z轴） （2）OA切面： 分解为两种偏光，平行两个半径。 椭圆：（）长半径为Ne，短No , （）长半径为No，短Ne， 双折率为（NeNo）,为最大双折率。 （3）斜交光轴切面（最常见） ：分解成两种偏光。 椭圆，（）长Ne，短No , （）长No, 短Ne， 双折率为No与Ne之差，大小介于0与（NeNo）之间。,第五节 光率体 - 一轴晶,第五节 光率体 - 二轴晶,低级晶族（斜方、单斜、三斜晶系）矿物属二轴晶。这类矿物晶体的三个结晶轴单位不等，表明晶体三度空间上的不均一性。实验证明，这类矿物都有大、中、小三个主折射率值分别与互相垂直的三个振动方向相当，分别以Ng、Nm、Np表示。与其他振动方向相当的折射率值变化于Ng、Nm、Np之间。显然，二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体（三轴椭球体）。,（三）二轴晶光率体 具两个不发生折射的特殊方向（光轴），低级晶族。,1、光率体形态： 以斜方晶系的镁橄榄石为例： 沿Z轴入射：光波双折射两种偏光。 （a）x晶轴（N1.715） （b）y轴晶（N1.651） 故在xoy轴面上获一长短半径分别为1.715 、1.651 的椭圆面。 沿x轴入射：（a）1.651 （y轴） （b）1.680 （z轴）。 沿y轴入射：（a）1.715 （x轴） （b）1.680 （z轴）。,第五节 光率体 - 二轴晶,上述三个椭圆切面在空间相互垂直，构成一个三轴不等的椭球体。 实验证明，其它二轴晶矿物都有大、中、小三个主折射率值，分别与互相垂直的三个振动方向相当。但其Ng. Nm. Np 的大小及方向在晶体中的位置（光性方位）与镁橄榄石不相同。,2、二轴晶光率体的要素 三个主轴：Ng， Nm， Np 三个主轴面：NgNp， NgNm， NmNp 两个圆切面；两个光轴（OA）； 一个光轴面（OAP）； 光轴角：2V 锐角等分线：Bxa（Ng或Np） 钝角等分线：Bxo（Np或Ng）,第五节 光率体 - 二轴晶,二轴晶的光性正负以锐角等分线为Ng或Np来确定 当Nm 比较接近Np 时，两个圆切面靠近Np ，光轴则接近Ng 。则锐角等分线Bxa=Ng，属于正光性；（NgNmNmNp） 当Nm 比较接近Ng 时，两个圆切面靠近Ng ，光轴则接近Np 。则锐角等分线Bxa=Np，属于负光性；（NmNpNgNm）,第五节 光率体 - 二轴晶,3、二轴晶光率体的光性正负,第五节 光率体 - 二轴晶,3、二轴晶光率体的光性正负,第五节 光率体 - 二轴晶,4、二轴晶光率体的主要切面类型,（1）OA ：圆，双折率为零，折射率为Nm。（两个圆切面） （2）OAP ：长椭圆，长短半径分别为Ng 、Np ， 双折射率NgNp 最大。 （3）Bxa ：椭圆，正光性，Nm 、Np，双折射率NmNp 。 负光性，Ng 、Nm ，双折射率NgNm 。 （4）Bxo ：椭圆，正光性，Ng 、Nm ，双折射率 NgNm 。 负光性，Nm 、Np ，双折射率NmNp 。,第五节 光率体 - 二轴晶,4、二轴晶光率体的主要切面类型,无论光性如何， Bxa 切面的双折率总是小于 Bxo 切面上的双折率。 （Bxa） （Bxo） （）Bxa=Ng NmNp NgNm （）Bxa=Np NgNm NmNp,第五节 光率体 - 二轴晶,（5）斜交切面： 即不垂直主轴，也不垂直光轴。 a、半任意斜切面（垂直于一个主轴面的斜交切面），椭圆， 有一个半径为主轴。另一个为Ng'或Np'，比较重要的是NgNp的切面,含Nm。 b、任意斜交切面， 椭圆，半径为Ng'、Np'，双折率介于 0 与NgNp 之间。,思考：你能否将以上四种切面类型的双折射率大小进行排序？,第六节 光性方位,光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系称为光性方位。如前节所讲的镁橄榄石的x . y .z 轴与光率体三根主轴重合。在鉴定矿物时，光率体是看不到的，而只能观察到一些结晶学标志，如双晶缝、解理缝、晶体延长方向等。通过这些标志即可对矿物的结晶轴的方向有所了解。所以可以通过结晶轴判断光率体主轴位置。这就需要大致知道光率体主轴与结晶轴之间的一般规律。即光性方位。,一、中级晶族晶体的光性方位： 光轴与晶体的高次对称轴一致； 如石英、方解石。,二、低级晶族光性方位： 二轴晶光率体对称要素为 3L2 3PC。相当于斜方晶系对称。 1、斜方晶系 （ 3L23PC ）: 三主轴对应于三结晶轴，（如镁橄榄石）。但什么主轴对应什么结晶轴则因不同矿物而不同。 2、单斜晶系 （ L2PC ）: y（二次对称轴）与三主轴之一重合，其余二主轴与结晶轴斜交（在同一平面内），哪个主轴与y轴重合，斜交主轴与结晶轴之间的夹角大小，与具体矿物有关。 3、三斜晶系: 对称中心与光率体中心重合，三主轴与结晶轴斜交，斜交角度视矿物不同而异。,第三章 单偏光镜下的晶体光学性质,第一节 单偏光镜的装置及特点,一、装置：推入下偏光镜（一般已在光路中） 光源 （自然光）下偏光镜PP偏光下偏光镜。 二、传播方式： 1、均质体或非均质体OA 矿片（圆切面），不发生双折射， PP进入矿片后，不改变振动方向。 2、非均质体矿片光率体椭圆半径之一PP时，也不发生双折射，PP光直接通过。（此时矿片的折射率等于与PP平行时的椭圆半径长度。） 3、非均质体椭圆切面半径斜交PP时，双折射。分解为沿长短半径方向振动的两种偏光，折射率值分别等于长短半径。N值不同，传播速度也不同。,三、观察内容： 1、外表形态、解理。 2、与光波吸收有关的性质、颜色、多色性。 3、与矿片折射率有关的性质、突起、糙面、边缘、贝克线等。,第二节 矿物的形态及解理,一、矿物的形态： 1单个晶体的形态取决于矿物的结晶习性。 应在三度空间上加以研究，（多看一些切面），同时结合晶面夹角、解理性质等。 2集合体形态： 粒状（石英） 针状（金红石、矽线石） 板状（长石） 片状（云母、绿泥石） 柱状（角闪石、辉石） 放射状（红柱石） 文象状（石英长石） 雏晶状（长英质）,二、 解理： 1、观察现象： 解理缝：树胶充填于磨制时产生的缝隙中。 完全程度：极完全，细、密、长、连续。（云母）。 完全，稀、不完全连续。 （角闪石、辉石） 不完全，断续、 不清晰。 （橄榄石） 解理组数： 一组 两组,解理的完全程度 及组数,白云母一组极完全解理,黑云母一组极完全解理,辉石一组完全解理,橄榄石一组不完全解理,解理的完全程度 及组数,辉石两组解理,角闪石两组解理,2、现象的成因（影响因素） （1） 结晶学特征（解理发育程度、组数）。 （2）切片方向； 解理面与薄片面法线一致时最清晰。最细、最密、提升镜筒，缝不动。解理面倾斜， 缝变宽，模糊，提升镜筒，解理缝左右移动。 （3）N矿与N胶之差：当倾斜角加大，解理角即不可见。（解理角 临界角）。临界角大小取决于与N矿与N胶之差。差别越大，角越大。差别小则稍顷斜，则解理缝不可见。所以这一点也说明了为什么长石常见一组解理，而角闪石常见两组。,3、解理夹角的测定 两组解理时： （1） 选合适切片，同时两组解理，清晰，提升镜筒缝不动。 （2） 转物台，使一组解理纵丝 ，记刻度X1。 （3） 转物台，使另组解理纵丝 ，记刻度X2.。 X1X2即为解理夹角。辉石（930/970） 角闪石（560/1240）,第三节 薄片中的颜色、多色性和吸收性,一、 矿片的颜色 1、产生颜色的原因 矿物薄片呈现的颜色是矿片对白光 中各单色光波选择性吸收的结果。 （1）选择性吸收 等量吸收白光。 不等量吸收各色光的光强改变，使矿片呈色、混合、互补原理。三原色，混合可得其它各色光。某两种色光混合若呈白光，则它们互补。 （2）其它因素：（简述） 色素离子。（Fe2浅绿，Fe3红，Mn3浅红）。 OH1（使含Fe2的黑云母、角闪石呈色，而辉石不含（OH1）,则无色。 2、吸收强度及颜色深浅。 矿物的吸收强度决定颜色深浅，总强度大，色深；反之浅。吸收总强度取决于矿片性质和厚度。,二、 多色性与吸收性 1、概念： 均质体无多色性。 非均质体光性因方向不同而异， 对光波的选择吸收及吸收总强度亦随方向而变化。光波在晶体中的振动方向不同，使矿片颜色发生变化的现象称为多色性，使颜色深浅发生变化的现象为吸收性。,1、观察现象和表达方式。 （1）一轴晶矿片 a、选切片方向（OA）。据晶体形态、解理、双晶等。椭圆切片长短半径分别为No. Ne 。 b、转物台。使No （orNe）PP，即No方向的颜色。 No？色。 C、转900C，使Ne（orNo）PP, 即 Ne方向的颜色。 Ne？色。 多色性公式 No（深）Ne（浅）或相反 吸收性公式 如电气石 平行Z轴时：No , Ne 。 多： Ne浅紫色。 No深蓝色。 吸： NoNe 任意斜交切面。 No , Ne 多： No深蓝色; Ne介于深蓝与浅紫色。 吸： NoNe 垂直Z轴。均为No 呈深蓝色。,（2）二轴晶矿片 a、选切面（至少两个） 如 AP （ Ng , Np ）和OA （ Nm）； 或Bxa：（）Nm , Np 、（）Ng , Nm ； 和Bxo ：（）Ng ,Nm 、（）Nm ,Np . b、分别将 Ng ,Nm ,Np 与PP 平行。 记录多色性公式： AP ，多色性最明显。 OA ，不显多色性。 其余切面多色性明显程度介于上述两种切面之间。 例：角闪石：Ng深绿、深蓝绿 Nm绿 Np浅黄绿色 多色性公式 Ng NmNp 吸收公式 属正吸收。（最大折射率与最大吸收一致） 反之，反吸收。,电气石的多色性和吸收性,黑云母的多色性和吸收性,3、影响多色性的原因 a.矿物种类。 b.切片方向。 c.切片厚度。,第四节 薄片中矿物的边缘、贝克线、糙面与突起,属矿物与矿物， 矿物与树胶之间折射率不同而使入射光线在接触界面上发生折、反射而引起的光性特征。 一、 矿物边缘和贝克线 1、现象 薄片中折射率不同的物质，（矿矿、矿树胶）接触处，可见矿物颗粒具有较黑暗的边缘。与边缘平行还可在其附近看见一条比较明亮的细线，即贝克线。升、降镜筒，贝克线会向矿物内或外移动。,2、成因 光通过相邻的N值不同的物质界面的折、反射所引起的。 a、界面倾斜，N复于n之上。折射后光线接近法线。即 使N一侧光加强形成贝克线。 b、 n复于N上，接触面平缓（小于临界角），光线远离法线而折向N。 c、n复于N上，接触面陡（临界角）光线发生全反射，折回N一侧。 d、 二矿片垂直接触时，略有倾斜的光在折、反射作用下，仍偏向N侧。 以上述四种不同情况可知，无论二者接触关系怎样，光线均集中于N一侧，形成贝克线。在光线另一侧则产生边缘，边缘发育者，贝克线较密和粗大。,3、应用及特点 确定相邻物质折射率大小，步骤如下： （1）二者N值差别越大， 边缘及贝克线越明显。 （2）提、降镜筒，比较二者N的相对大小。 贝克线移动规律：提升移向N，降下移向n。 缩光圈，排除外围倾斜光，暗化视域。 （3）灵敏度高。N值差别在0.001 即有反映。可利用一些已知N值的矿物，以判断未知矿物的N值。 油浸法阿贝折射仪，即可精确测定矿物N植。 （4）假贝克线和色散。（略）,二、 糙面 1、现象：表面或光滑平整或粗糙具麻点斑痕状。 2、成因：矿片细微凸凹，若树胶N值与矿物不同，则光在二者界面上发生折、反射而使矿物表面光线疏密不均，造成粗糙感。 N相差大，糙面越明显。 3、应用：与树胶相比，大致了解矿物的N值。,三、 突起 1、现象：矿片中不同矿物显得高低不齐。 2、成因：视觉上的一种假象、感觉，由于N矿与N胶相差较大，使矿物边缘粗大，糙面明显，十分醒目，给人以突出于其它矿物的感觉。反之则显得低平。 糙面突起是一致的。 无论N矿N胶 （正）或 N矿N胶 （负）均可产生突起现象，可用贝克线的移动来判断。 3、应用：鉴定矿物依据，可将突起分为六个等级。,萤石负高（中）突起,石榴石正高突起,四、 闪突起 1、现象：转动物台时，非均质矿物的突起明显程度会发生变化，忽高忽低。 2、成因：非均质矿物切面上的N值取决于椭圆半径的大小，当PP与 Np平行时，矿物显示Np大小。另一方向则显示Ng大小，若NgNp与N胶的差别不一，致使矿物的突起高低变化，出现闪突起。多数情况下闪突起不明显，只有当NgNp较大，且切片方向合适时，才会发生闪突起。 3、应用：作为某些矿物鉴定标志 如方解石、白云母。,方解石的闪突起现象,第三章 正交偏光镜间的晶体光学性质,第一节 正交偏光镜的装置及光学特点,一、装置：加入上偏光镜 PPAA 。 二、入射光特点：若AA 、PP 间不放置矿片，PP不能通过AA，视域黑暗。否则AA与PP不正交。若AA、PP间放置矿片，则由于矿片性质及切片方向不同，呈现不同的光学现象，即消光和干涉。,第二节 正交片光镜间矿片的消光现象及消光位,一、 消光的概念：矿片在正交镜间呈黑暗。 二、 消光种类及成因： 1全消光： 现象：旋转物台，矿片保持黑暗。 成因：光率体切面为圆，不发生双折射，PP通过矿片后仍沿PP振动，不能通过AA。 矿片种类：均质体或非均质体OA矿片。,2四次消光： 现象：旋转物台360度，矿片四次变黑暗。 原因：光率体切面为椭圆，一般情况下光波通过时发生双折射。形成两种分别沿长短半径振动的偏光。但当PP（AA）平行矿片半径之一时，PP光通过矿片后不发生双折射。仍沿PP振动，不能分解到AA上，故不能通过，360度之间共有四次。,小结： 全消光：均质体，OA 四次消光：非均质体， 非OA , 当椭圆半径AA（PP）,三、消光位： 非均质体除OA以外切面（四次消光者）在正交偏光镜间发生消光时的位置称消光位。此时光率体椭圆半径必定与AA或PP平行。但究竟是长半径平行PP还是短半径平行PP，则不一定。（下面章节解决）。据此可以判断椭圆半径方向。（与光性方位联系）,第三节 正交偏光镜间的干涉现象,非均体椭圆切面半径与AA, PP 平行时产生消光，当二者斜交时，则产生干涉。,一、 光波在正交镜间的行进分解（非均质体、非消光位） 1通过下偏光：PP方向振动。 2进入矿片：第一次分解，双折射形成K1， K2，分别沿椭圆切面半径振动。K1长，K2短。二者n值不等（Nk1Nk2），V不等。K1，慢光，K2，快光。形成光程差R。 3进入上偏光：再次分解，形成K1、K1；和K2、K2 ，其中K1和K2AA，不能通过。K1和K2则平行AA，可以通过。,二、 K1和K2的干涉条件 1K1和K2频率相等。（原为同一束偏光）。 2K1和K2有固定程差。（由K1、K2继承而来）。 3在同一平面内振动，故可发生干涉。,三、影响干涉的因素（单色光） （一）光程差 1R2n×/2n（半波长的偶数倍） K1和K2相互抵消，视域变黑暗。,2R（2n1） /2 ，K1比K2快半个波长，从而在发生干涉时，位相相反，干涉结果使亮度加强。 3R介于（2n1）入/2和（2n）入/2之间，干涉结果是介于最亮和最暗之间。,（二）K1和K2的振幅 通过偏光矢量分解的平面图可以证明，只有K1、K2与AA, PP夹45度角时，所分解出的K1和K2振幅最长，矿片最明亮，称45度位置。,（三）影响光程差的具体因素。（切片方向、厚度、性质） 根据： RdN1dN2d（N1N2） 说明：R与d有关。 与N1N2双折率有关。（即与矿片种类、切片方向有关） 小结： 1不同矿物最大双折率可不同。 2同种矿物若切片方向不同，则切片双折率也可以不同。其中OA（一轴）和AP（二轴）的切片双折率最大。OA双折率为0。 3矿片最大双折率才有意义。,公式证明：RV（t1t2）：V为光在空气中的传播速度，程差可用快、慢光通过矿片时所形成的时间差乘以二者在空气中的传播速度得到。 RV（d/V1）V（d/V2）d（V/V1V/V2） d（N1N2）,第四节 干涉色及干涉色谱,一、 干涉色及其成因 1石英楔及其原理： 将石英沿光轴（Z轴），由薄至厚磨成楔形。 根据Rd（N1N2），当N1N2不变（0.009）时，d渐增，则R将增高。干涉现象将依与半波长的偶数倍或奇数倍而变化。 2单色光的干涉现象： 如图，R将依次变为0，/2、3/2出现暗明交替现象，2n×/2暗，（2n1）×/2明。明暗之间的距离还取决于单色光本身的，红光最长， 紫光最短。,3白光的干涉色： 白光由七种波长不同的色光组成（红：700， 橙：620, 黄：500m）。不同的色光将在不同的程差位置上形成明暗相间的条带。除零之外，没有一个程差能同时等于所有色光的半波长的偶数（奇数）倍。即不可能所有色光同时抵消（暗）或加强（亮），某一定的R，只可能等于或接近某些色光的半波长的偶数倍，使之抵消或减弱，而使其它光有所加强。所有未被抵消的色光混合起来，即构成与该程差相对应的混合色，即干涉色。 干涉色不能与颜色混淆起来。,二、 干涉色级序及各级序的特征 1级序的概念： 将石英楔插入正交偏光，R逐渐增加，干涉色将发生规律变化，即大致地出现兰、绿、黄、橙、红的周期性变化。一般可出现45个周期，即级序。更高的级序色浅、混杂、不易分辨。最后出现高级白，各级序最后均为红色。对光程差的增减反应灵敏，称为灵视色。,2各级序的成因即特点： 第一级序：100150mm；各色光均有减弱，暗灰。 蓝灰。 200250mm；各色光加强。 灰白。 300350mm；黄加强，红、橙加强。 亮黄。 400450mm；红、橙加强，青减。 橙。 500550mm；红、紫青加强。 紫红 。 特点：无蓝、绿。有灰、灰白。 第二级序：（R： 5501100mm） 550650 蓝。 750800 蓝绿、绿。 850950 黄、橙。 10001100 紫红。 特点：蓝、绿、黄、橙、紫红依次出现，色调鲜艳、纯粹，色带间界限清楚。,第三级序：（R： 11001650） 11001200 蓝。 13001350 绿。 1450 黄。 15001650 橙、红。 特点：色调顺序同第二级序。但较浅，界限不如第 二级清楚。 第四级序：R更大，色调更浅，不纯，界限模糊。 五级以上：同时接近各色光的奇、偶数倍，形成混杂的各色光高级白：插入试板，高级白无变化。若d正常，则说明矿片双折率很高。,石英一级黄,斜方辉石一级橙红,白云母最高二级绿,普通辉石二级红,橄榄石三级绿，斜长石一级灰白,方解石高级白,3应用： 干涉色取决于R，R又取决于d（N1N2），（N1N2）又决定于矿物性质和切片方向。所以如果d一定，就可通过对干涉色的观察： （1）判断矿物种类（最高干涉色）。 （2）判断切片方向（矿物已知）。OA、AP，干涉色最高。OA、消光，其它切面方向的干涉色级序介于上述二者之间。 （3）判断椭圆半径的长短半径（下节讲）。,三、 干涉色谱表： 表示干涉色级序、光程差、双折率、薄片厚度之间的关系。 级序与R为同一坐标，双折率为另一个。（ d：mm， R：m）. 举例： 石英：N1N2（最大）：009； d ：0.03 ； 干涉色：一级浅黄（白），250300,第五节 补色法则及主要的补色器,一、补色法则： 1补色法则的概念：正交偏光镜间，二非均质体任意方向的矿片在45度位置重叠时，光波通过此二矿片时总的光程差的增减法则（干涉色随之升降）。 2同名半径平行： RR1R2 总光程差增高，干涉色级序升高。,3异名半径平行 R|R1R2 | 。总光程差可有 三种情况： RR1、R2 ； R2RR1 ； R2RR1 ； 取决于：R1、R2的相对大小。 R可比R1和R2均低，或仅低于其中之一。但肯定要低于其中较高的哪一个。此时规定，干涉色级序降低。 若 R1R2， R0 。 消色。（与消光不同） 4应用：如果二矿片中一个矿片的程差及其长短半径名称已知，则可用以测定另一矿片的半径名称及程差。这种已知R、及轴名的矿片就叫补色器。,二、几种常用补色器 1石膏试板： R550nm , 一级紫红。 Ng .Np方向刻在试板框上，可使矿片的R增减一个级序。 升 三级黄 （同名） 二级黄 降 一级黄 （异名） 此时不易区别究竟是一、还是三级。故不适宜用此试板，适用于干涉色级序较低的矿片（二级黄以下）。 如一级灰（R150 nm）石膏试板： 同名轴平行：R150550700 nm （二级蓝绿）。 异名轴平行：R550150400 nm （一级橙黄）。,2云母试板： R147nm ，为黄光波长1/4。故称1/4试板。一级灰白，可使矿片升（降）一个色序。如： 升 二级蓝绿 一级紫红 降 一级橙黄 适用于干涉色较高的矿片。 3石英楔： 前节已述及，可变程差。R0 1660 nm，形成13级序的干涉色。可用于确定矿片R，（干涉色级序），具体测定方法在下节中还要述及。,第六节 正交镜间主要光性观察和测定,一、椭圆半径方向和名称的测定： 1将矿片置于视域中心，转物台使之消光。此时Ng ,Np分别位于AA、pp方向。 2转物台至45度位，此时干涉色最亮。 3插试板，观察矿片干涉色升降情况，定出轴名。 须注意：选合适试板； 多为Ng ,Np,仅在一些特殊方向的切面上可以测到Ng ,Np ,Nm,或No ,Ne 。,二、干涉色级序的观察与测定： 选干涉色最高的颗粒才有鉴定意义。精确测定须选平行OA 或Ap 切面，一般可多选几个颗粒，选最高干涉色者。 1楔形边法： （1）原理： 矿物颗粒边缘薄，中间厚。当N1N1不变，d 从边缘向中央递增， R（干涉色）亦递增。 （2）方法： 选最外圈为一级灰白色，计算红色环圈的带数（n）.即可定出干涉色为： （n1）级的××色（矿片中央部位的干涉色），如中央为绿色，有两条红带，为三级绿。 边缘不是灰白，不适用此法。,2石英楔法： （1）转动物台使矿片消光。 （2）转至45度位。 （3）插试板至消色，若不消色则再转物台90度。 （4）抽出试板，在抽出过程中计算矿片呈红色的次数。如：矿片呈红色两次，原为橙黄，则干涉色级序为：（21）级橙黄。 3高级白的鉴定,三、双折率的测定 最大双折率 OA 或 AP Rd（N1N2） 1确定R：据干涉色级序求出R（上已述及）。 2确定d ：一般为0.03 ，可直接用，较精确时可用已知矿物；如石英，选一干涉色最高的颗粒（OA切面，此时其双折率为0.009），再用干涉色级序表或补色器求出R。即可计算或查色谱表求d。 求出d 、R ，即可再用色谱表或计算出N1N2。,四、 消光类型与消光角的测定 （一）消光类型： 矿片上的解理缝、双晶缝、晶体轮廓等与晶体轴有一定关系，而当非均质体任意方向矿片光率体椭圆半径与AA ,PP 平行（消光）时，这些要素与AA ,PP（与目镜十字丝一致）的关系， 即为消光类型。 1平行消光： 消光时，缝、 外形与十字丝之一平行。 2对称消光：十字丝平分两组解理缝或两个晶面迹线夹角。 3斜消光： 缝，外形与十字丝斜交，此时光率体半径与解理或双晶缝之间的夹角为消光角。表现为十字丝与缝迹线之间的夹角。,紫苏辉石平行消光,普通角闪石对称消光,普通辉石斜消光,（）,（+）,（二）各晶系所具消光类型的一般规律 消光类型取决于光性方位，切片方向，故可由之判断矿片所属晶组。 1中级晶族：一轴晶 ZOA ，平行、对称消光。 2低级晶族： （1）斜方晶系：三结晶轴与三主轴平行，在100、010、001三个晶带中的所有切面都是平行和对称消光，仅在与三个结晶轴都斜交，且斜交角较大时才出现斜消光，消光角一般较小。,（2）单斜晶系：一个结晶轴（多为Y轴）与光率体三主轴之一平行，其余两个与其余主轴斜交，可有几种情况： 平行（001）切面，对称消光、半径为Nm ,Np 。 平行（010）切面，斜消光，NgZ，具最大消光角。Ng ,Np，干涉色最高，（110）解理缝不十分清晰。 平行（100）切面，平行消光，Ng、Nm，解理缝看不见，以晶面迹缝为判断依据。 平行（110）切面，斜消光， 消光角小于（010）的切面，Ng ,Np解理缝清晰。 任意切面：斜交三个结晶轴，斜消光，多数消光角小于（010），少数则可大于（010）者。Ng Np 。,（3）三斜晶系：三个结晶轴均与光率体主轴斜交，绝大多数为斜消光。某一方向上的消光角有鉴定意义。如斜长石（010）切面，或同时（010）和（001）的切面。,（三）消光角的测定： 1选择切面； 一轴晶及斜方晶系：多为平行消光，不测消光角。 单斜晶系：一般选（010）切面，测最大消光角（单斜角闪石、单斜辉石），具最高干涉色。 三斜晶系：选特殊方向的切面，如斜长石，常测 （010），a轴等切面上的消光角。,2置矿片于视域中心，转物台，使缝等十字丝，记刻度。 3转物台，使矿片消光，记刻度，两次读数之差即消光角。 4定半径名称：转置450位，插试板定Ng 或Np，特殊切面可定Ng ,Np。,5据解理、双晶判断其所代表的结晶方向：主要根据结晶学知识，如单斜角闪石、辉石解理（110），在多数切面上，解理缝Z轴，斜长石（001）切面上，平行（010）解理缝，双晶缝只代表（010）晶面方向。 6记录：普通辉石； NgZ48º , or NgZ40º 斜长石：Np（010）20°,五、 晶体延性符号的测定 长条状矿物切面的延长方向与光率体椭圆切面的长半径（Ng ,Ng）平行或其夹角小于45º为正延长（延性）。若与其短半径（Np ,Np） 平行或其夹角小于45º则为负延长（延性）。 （一）测定步骤： 1斜消光矿片：测消光角即可。 2平行消光矿片： 先置矿片延长方向于45º位。 插试板，据干涉色升降定出与其延长方向一致的是Ng ,或Np，即可定出延性。,（二）延性与光性方位的关系 1NgZ晶轴，则平行Z轴的切面均为正延性； 2NpZ晶轴，则平行Z轴的切面均为负延性； 3NmZ晶轴，延性可正可负，视切片方向而定。斜消光为45º时，延性正负不分。,六、 双晶的观察 1正交镜下的双晶： （1）一般情况下，相邻单体不同的消光，（椭圆半径方位不一致），呈一明一暗，单体结合面称双晶结合面，结合面与薄片平面的交线称双晶缝，与解理缝一样，如果双晶结合面与薄片平面法线一致，双晶缝细而清晰，斜交则变宽而模糊。 （2）当双晶结合面与薄片平面法线一致，将双晶缝平行十字丝，或置于450位，双晶缝两侧单体明亮程度一致，此时看不到双晶。（光率体椭圆切面在双晶面两侧是对称的）。,2双晶类型： （1）简单双晶；两单体，一明一暗，转物台，明暗互换。 （2）复式双晶：两个以上单体。 聚片双晶：双晶结合面彼此平行，可有奇偶两组单体，轮换消光。如斜长石、钠长石聚片双晶； 联合双晶：双晶结合面不平行，可有三、四、六连晶，堇青石的三连晶、六连晶等。,条纹长石 卡氏双晶,正长石 卡氏双晶,微斜长石卡氏双晶和格子双晶,斜长石格子双晶,斜长石聚片双晶,