岩相学基础第二章第二节.ppt

2.2 正交偏光镜下晶体的光学性质,（1）上下偏光镜同时使用 （2）两偏光镜振动面互相垂直 （3）入射光近于平行，称为平 行正交偏光。 （4）上下偏光镜间不放矿片时， 视域全黑。 （5）上下偏光镜间放置矿片时， 呈现“消光”或“干涉”。,1.正交偏光特点,2.正交偏光下晶体的主要光学性质,（1）消光现象 （2）干涉现象 （3）干涉色、干涉色级序 （4）消光类型、消光角的测定、 （5）非均质体上轴名的测定 （6）双折射率测定 （7）延性符号的测定 （8）双晶观察,3. 消光现象,消光现象： 正交偏光镜间，放置矿片后，呈黑暗的现象称消光现象。 （1）全消光 在正交偏光镜间放置均质体矿物的任意切片和非均质体垂直光轴的切片，在旋转物台360过程中，消光现象不变，称之为全消光。,（2）四次消光 正交偏光镜间放置非均质体其它方向的切片，旋转物台360的过程中，则出现四次消光现象，称之为四次消光。 消光位：矿片产生四次消光的位置，称为消光位。 可确定晶体切片椭圆半径位置,全消光,非均质体垂直光轴的切片,一轴晶：如石英。,二轴晶：如橄榄石。,非均质体,正交偏光下,晶质体,非均质体其它方向的切片,四次明暗交替,4 正交偏光镜下，光的干涉,（1） 原理 来自光源的光透出下偏光镜后成为沿PP方向的偏光； 它射入晶体薄片后，因双折射而分解为沿Ng和Np的两个光波，并在经过薄片的过程中产生一个光程差； Ng和Np在透出薄片后到达上偏光镜前光程差保持不变； Ng和Np进入上偏光镜发生分解； 透出上偏光镜的光波发生干涉。,透出上偏光镜的光波满足干涉条件： 传播方向相同 振动频率相同 在同一振动面上 有固定的相差,（2） 现象总结 全消光 对于均质体的切面或非质 体垂直光轴的切面，光垂直入射时不发生双折射，即 Ng- Np= 0,则 A+0。 旋转物台360，视域始终保持全黑。称这种现象为全消光。, 单色光入射时的干涉抵消 当光程差为入射波长的整数倍或 半波长的偶数倍时，则 则A+0。这时视域全黑。这是发生 干涉的光大小相等、方向相反而抵消 的结果，如图（a)。 单色光入射时的干涉加强 当光程差为半波长的奇数倍时， 则 ，A+达到最大值。这时 视域最亮。这是发生干涉的光大小等、 方向相同而加强的结果，如图（b)。,（a),（b), 四次消光和四次干涉加强 当晶体切面内的光波振动方向与上、下偏光镜的振动方向平行时，视域全黑。称这种现象为消光。转动物台360，消光出现四次，即当=0、90、180、270时，sin2=0,A+=0。 当晶体切面内的光波振动方向与上、下偏光镜的振动方向成45时，视域最亮。称这种现象为干涉加强。转动物台360，视域最亮的位置出现四次，即当=45 、135 、225 、315时，sin2=1，四次干涉加强。 在最通常情况下，干涉亮度介于全黑与最亮之间。,二 干涉色,1 单色光的干涉亮度和条带宽度 由光程差公式R=d(Ng-Np)可知：光程差R随着晶体的双折射率和薄片厚度变化；对于确定的晶体的确定的切面，双折射率是确定的，光程差只随薄片厚度变化。 当R=2n/2时，光互相抵消，视域呈现黑带；当R=(2n+1)/2时，光加强呈现单色光的亮带（最亮）；当R介于前两者之间时，明亮程度介于全黑与最亮之间。 明暗相间的条带间的距离是由入射光的波长决定的。红光的波长长，条带间的距离大；紫光的波长短，条带间的距离小。 如图是石英楔的明暗相间的条带。,正交偏光下石英楔子的干涉情况,2 白光的干涉色 干涉色产生的原因： 白光由七种色光组成，任何一个光程差既不可能是所有色光半波长的偶数倍，也不可能是所有色光的半波长的奇数倍。一定的光程差只可能相当于或接近于一部分色光的半波长的偶数倍，使这部分光消失或减弱；同时又相当于或接近另一部分色光的半波长的奇数倍，使这部分光加强。所有未消失的各色光混合起来构成了与该光程差相应的特殊混合色，称为白光的干涉色。 白光的干涉色是由光程差决定的，角只影响干涉色的亮度。 白光的干涉色不是矿物的颜色。,白光的干涉色,正交偏光系统下不同波长的单色光透过石英楔子产生干涉所构成的明暗条带,3 干涉色级序及其特征 干涉色级序是对白光而言的。 随着光程差的连续变化出现的一系列有规律变化的干涉色序，称为干涉色级序。光程差越大的地方干涉色级序越高。 在干涉色级序中，颜色之间连续过渡，没有明显的界限。干涉色越高，界限越不明显。,通常将干涉色级序划分为四级,干涉色级序的高低最终取决于晶体的双折射率和薄片厚度。 在薄片厚度一定的情况下，不同晶体的不同切面或同一晶体的不同切面的干涉色不同。 鉴定晶体时，测定最高干涉色才有意义： 一轴晶选平行光轴的切面。 二轴晶选平行光轴面的切面。,4 干涉色色谱表 干涉色色谱表根据R=d(Ng-Np)制成。,已知R、d、(Ng-Np)三者中的两者，可以求得第三者。,三 补色法则和补色器,1 补色法则 两个非均质体任意方向切面（除垂直光轴）的晶体薄片在45位重叠，光通过这两个薄片时光程差的增减引起干涉色升降的规律称为补色法则。 设两薄片的光率体椭圆半径分别为Ng和Np、Ng和Np，光程差分别为R1和R2，光通过两薄片的总光程差为R。 当两薄片的同名轴平行时，即Ng Ng、 Np Np，光通过两薄片，R=R1+R2 ，干涉色色序升高。 当两薄片的异名轴平行时，即Ng Np、 Np Ng，光通过两薄片， R=R2-R1 ， 干涉色色序降低。,2 补色器 补色器就是已知光率体椭圆半径轴名的晶体切片。,贝瑞克补色器,沿垂直光轴方向的方解石切片 晶片可随旋钮转动-厚度和双折射率随之改变 连续可调补色器-呈现1-4级干涉色 价格昂贵，但可精确调整光程差,常用的补色器有以下几种：,(a) 石膏试板 产生560nm的光程差，一级紫红干涉色， 升降一个级序。 主要适用于鉴定一级黄以下干涉色干涉色。,不适合鉴定干涉色高的晶体,(b) 云母试板 产生147nm的光程差，一级灰白干涉色， 为黄色光波长的四分之一，升降一个色序， 云母试板适用于鉴定一、二、三级干涉色， 不适于鉴定四级以上干涉色。,(c) 石英楔 产生一至四级干涉色，光程差0-2240nm， 适用于鉴定一切干涉色,四 补色法则和补色器的应用,1 测定非均质体切面上光率体的轴名。方法和步骤如下： 将要测定的晶体薄片放在视域中心，旋转物台至消光位，此时晶体切片上光率体的两轴分别与上下偏光镜的振动方向即目镜十字丝的方向一致,如图a。 再旋转物台45，此时晶体最亮，晶体切面上光率体两轴与上下偏光镜成45角，如图b。,（a),（b), 插入适当的试板，根据 干涉色的升降判断轴名。例如：晶体的干涉色为一级白色，则选用石膏试板。 插入试板，如干涉色变为黄色，色序降低说明晶体与试板是异名轴平行，如图c。 插入试板，如干涉色变为二级黄绿色，色序升高说明晶体与试板是同名轴平行，如图d。,（c),（d),2 测定干涉色级序 方法有以下几种： 边缘色带法 许多晶体碎屑的边缘成楔形，其厚度自边缘向中部逐渐增大，干涉色自边缘向中部逐渐升高形成等色环。如图，如色环中出现n个红色圈，则晶体中部的干涉色就为n+1级。 例如：某晶体碎屑的主要干涉色为蓝色，在边缘可见到两个红色圈，则晶体的干涉色为三级蓝色。 这种方法适用于边缘比较整齐，厚度增加比较均匀，边缘色带从一级灰白开始的晶体。,石英楔测定干涉色级序 首先将要测定的晶体薄片放在视域中心，旋转物台至消光位，此时晶体切片上光率体的两轴分别与上下偏光镜的振动方向即目镜十字丝的方向一致,再旋转物台45，此时晶体最亮，晶体切面上光率体两轴与上下偏光镜成45角。 缓慢插入石英楔，观察晶体干涉色的变化情况。如果随着石英楔的插入，晶体的干涉色逐渐升高，必须旋转物台90，使两者异名轴平行。再插入石英楔，则干涉色逐渐降低，直至出现黑带。 在此位置时，晶体的光程差恰好全部被石英楔的光程差补偿，即R1=R2。将薄片拿掉，石英楔的干涉色就是晶体的干涉色；抽出石英楔，计算抽出时红带的数目，红带数目加一，就是晶体的干涉色的级数。例如：完全补偿时，石英楔的干涉色为绿色，抽出时红带数为二，则晶体的干涉色为三级绿。,3 测定双折射率 是指测定最大双折射率，所以应在干涉色最高的切面上进行。 首先通过测定最高干涉色求得光程差R；然后估计薄片厚度d；最后根据光程差公式 R=d(Ng-Np)计算出双折射率。 由于该法求得的光程差在20nm40nm之间变化，计算出的双折射率也有一些误差。,4 测定消光角 （1) 消光的类型 根据晶体消光时解理缝、双晶缝、晶棱与光率体主轴的关系（表现为与目镜十字丝的关系）将消光划分为以下三种类型： 平行消光， 对称消光 ，斜消光，如图：,矿物的消光类别取决于光性方位和切片方向。不同晶系的矿物所具有的消光类型，大致有一定的规律。,平行消光：矿物消光时，解理缝、轮廓线与目镜十字丝平行。 对称消光：矿物消光时，目镜十字丝是晶体两组解理缝或两组晶面迹线夹角的平分线。 斜消光：矿物消光时，解理缝、晶体轮廓线等与目镜十字丝斜交。,（a),（b),（c),各种晶体的消光类型如表：,(2) 消光角 消光角实质上是解理缝、双晶缝、晶棱与切面上光率体主轴的夹角。 消光角随切面方位变化，所以测定消光角是指测定最大消光角，应在定向切面上进行。 各种晶体通常选择的定向切面如表。,测定消光角的步骤： 选择合适的定向切面； 将欲测的晶体置于视域中心，使其解理缝、双晶缝、晶棱与目镜十字丝平行，记下物台的刻度； 旋转物台使晶体处于消光位，此时十字丝表示光率体椭圆主轴的方向，再记下物台的刻度，两个刻度之差即为消光角。,（a),（b),延性分两种： 正延性：延长方向与Ng平行或与Ng的夹角小于45； 负延性：延长方向与Np平行或与Np的夹角小于45。,5 测定延性符号 许多晶体的形态沿某一方向延长，通常此方向与某个结晶轴平行或近于平行，与该晶轴平行的切面呈延长的形态，称为延性。 长条状矿物的延长方向和光率体椭圆半径之间关系称为延性 符号。延性符号是某些长条状矿物的鉴定特征。,（b),测定延性的方法如下： 将欲测的晶体置于视域中心； 在单偏光下使切面的长边平行于十字丝纵丝； 推入上偏光镜，如果切面消光，说明切面内光 率体主轴之一平行晶体的延长方向； 逆时针旋转45，根据干涉色的高低选择适当的试板，观察干涉色的升降，即可确定晶体的延性。,五、双晶观察,双晶是指两个或两个以上的同种晶体，彼此间按一定的对称关系结合，双晶单体间的结合面称为双晶面。显微镜观察时看到的结合界线称为双晶缝。 双晶面相当于两单体间的对称面，当结合面与薄片法线一致时，相邻两单体的光率体切面在双晶缝两侧是对称的。 双晶在光镜下不仅从形态上可以区分，其消光位（或者说光率体切面方位）也不相同。表现为相邻两单体不同时消光，呈现一明一暗的现。,双晶类型： 简单双晶： 仅由两个单体组成。在正交偏光镜间，旋转物台，两个单体明、暗交替出现 聚片双晶： 双晶面彼此平行呈聚片状，在正交偏光镜间，旋转物台，奇数与偶数两组双晶单体轮换消光，明、暗交替 联合双晶： 两个以上的单体连生在一起，结合面互不平行。分为：三连晶、四连晶、六连晶。相邻两个单体轮流消光。,双晶有以下几种类型： 简单双晶，如图a 聚片双晶,如图b 联合双晶,如图c,双晶在正交镜下的特点是不同时消光。,(b),