成都理工大学晶体光学.doc

主讲倪志耀，男，1963年生，博士，教授。1999年在北京大学获矿物学、岩石学、矿床学专业理学博士学位，2002年11月从中国科学院地质与地球物理研究所地质学博士后科研流动站出站。先后承担过晶体光学、光性矿物学、岩浆岩岩石学、变质岩岩石学、岩石地球化学、岩石学和大地构造岩石学等主干课程的教学工作。指导或协助指导岩石学专业博士研究生2名，硕士研究生5名。近年来，主持或主研的纵向项目有：国家自然科学基金委重点基金2项、面上基金2项，教育部博士学科点专项基金1项，中科院知识创新工程项目1项。同时，在GondwanaResearch、GeologicalMagazine、ChineseScienceBulletin和岩石学报等SCI刊物上发表SCI论文十余篇，并有近十篇论文被EI收录。目前，在蛇绿岩(含镁铁超镁铁岩)、高压超高压变质作用和大地构造岩石学等方面形成了自己的学术特色和优势。四、所用教材1、李德惠主编，1997，晶体光学(第二版)，地质出版社。2、姚素珠、詹行礼，1988，矿物光性鉴定手册，校内出版。参考文献1、汪相，2003，晶体光学，南京大学出版社.2、李德惠主编，1993，晶体光学(第二版)，地质出版社.3、曾广策等，1997，透明造岩矿物与宝石晶体光学，中国地质大学出版社.4、康维国，梁万通，刘雅琴，1993，晶体光学，东北师范大学出版社.5、陈芸菁，1987，晶体光学原理，地质出版社.6、BlossFD,1961,Anintroductiontothemethpdsofopticalcrystallography.7、KerrPF,1977,Opticalmineralogy.8、WahlstromEE,1979,Opticalcrystallography.9、北京大学地质学系岩石教研室，1979，光性矿物学，地质出版社.10、姚素珠，詹行礼，1988，矿物光性鉴定手册，成都地质学院岩石教研究室.11、倪志耀，“锥光下晶体光学性质”的教改尝试,中国地质教育,1996;(2):20,37.习题1、研究透明矿物的晶体光学性质应用哪种光？为什么？2、矿物折射率的大小与哪些因素有关？3、光在均质体和非均质体矿物中的传播有何异同？4、解释：光率体、一轴晶、二轴晶、光轴、常光、非常光、光学主轴、主轴面、光轴面、光轴角、Bxo、Bxa、双折射率。5、试从形态、主轴(主折射率)、光轴、主要切面、光性规定等，对比一轴晶与二轴晶光率体的特征。6、绘出下列切面，并标出轴名(主折射率)及双折射率的相对大小(以正光性为例)。哪种切面双折射率最大？Ap、Ap的斜交切面、A(1)、A(2)、Bxa、A、斜交A7、写出下列切面的轴性、光性、切面方向和双折射率大小。8、何谓光性方位？单斜晶系矿物的光性方位有何特点？举例说明之。1、单偏光（-N）装置有何特点？如何确定下偏光的振动方向？在-N下可研究矿物晶体的哪些光学性质？2、斜长石具有010完全，001清楚的两组解理，为何在薄片中经常看不见？3、-N下，为何有的矿物有颜色，有的矿物无颜色？是否有色矿物都具有多色性？为什么？4、-N下所见颜色表示什么？任何有色矿物在-N下都有颜色吗？5、何谓多色性、吸收性？霓石具反吸收，其三个主要方向的颜色分别为黄色、深绿色和浅绿色，其多色性和吸收性的公式如何？6、试描述下列矿物的形态、解理组数及完善程度。7、试根据贝克线的移动规律判别下列相接触的三种矿物折射率值的相对大小及其正负。箭头表示下降镜筒时贝克线移动的方向。8、下图为某二轴晶矿物不同方向切片相接触，提升镜筒时，贝克线如何移动？用箭头表示在图上。9、如何区分突起的正负？10、背述正极高、正高、正中、正低、负低突起折射率值的范围及边缘、糙面的特征？11、-N下矿物为什么显示出突起高低不一的现象？矿物的突起越高，糙面愈显著，是否其折射率值就一定越大？12、具有两组解理的矿物在任何切片上均能见到两组解理吗？测定解理的夹角，为何一定要在垂直两组解理的切面上进行？1、如何检查AA、PP是否正交？若AA、PP不正交，则如何调节？2、非均质体矿片在+N间为何有的呈现全消光，有的则显四次消光？3、非均质体任意方向的切片，在消光位时，其光率体切面的光学主轴与AA、PP的振动方向是何关系？4、矿物切片干涉色的高低受哪些因素的影响？5、简述干涉色色谱表上每一级干涉色的特征。6、已知某矿物最高干涉色为二级蓝，若薄片厚度为0.03mm，则此矿物的最大双折射率值是多少？7、在+N间，为什么同种矿物有不同的干涉色？不同矿物有相同的干涉色？8、非均质体任意方向的切片，在45度位置加入石英楔达到消色时，其光率体椭圆切面的长短半径与试板轴名为何关系？9、试绘出下列两图中矿物光率体的椭圆切面及轴名。10、某矿物的干涉色为二级蓝，加入云母试板后，升高变成什么干涉色？降低又变成什么干涉色？为什么？11、某一具一级灰干涉色的矿片，加入石膏试板后，为什么变黄是干涉色降低了？变蓝是干涉色升高了？12、试比较斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系矿物的消光类型。13、绘图说明消光角测定的步骤。14、判断下列矿物的延性。1、在锥光装置中，如果忘了加上聚光镜，能否看到矿物的干涉图？为什么？2、试判别下列干涉图的轴性、光性、切片方向，并绘出其光率体椭圆切面及轴名。（D）图还需估计2V大小。(D)3、二轴晶平行Ap切片干涉图有何特征？1、系统鉴定透明矿物时，对于二轴晶矿物来说，应选哪几种定向切片？应根据什么特征来选？2、在二轴晶垂直光轴和平行光轴面的切片上，各可测得矿物的哪些光学常数？3、如何测定矿物的多色性？应选用哪些定向切片测定后，才能写出二轴晶矿物的多色性公式？试题1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。（）2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。（）3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。（）4、两非均质体矿片在正交镜间的45位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。（）5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。（）6、二轴晶光率体，当NpNmNg时，为负光性。（）7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。（）8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。（）9、某矿物的最高干涉色为级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现级紫红。（）10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。（）11、两非均质矿片在正交镜间的45位置重叠，当异名半径平行时，总光程差等于两矿片光程差之差。（）12、在单偏光镜下，黑云母颜色最深时的解理缝方向可以代表下偏光的振动方向。（）13、同一岩石薄片中，同一种矿物的干涉色相同，不同种矿物的干涉色不同。（）14、某矿物的干涉色为二级绿，在45位加云母试板，如同名半径平行，干涉色升高为二级蓝，如异名半径平行，干涉色降低为二级黄。（）15、角闪石的多色性只有在垂直Bxa的切面上观察才最明显。（）16、当非均质体矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光的振动方向平行时，矿片就会变黑而消色。（）17、在岩石薄片中透明矿物所呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波折射和散射的结果。（）18、矿片干涉色的高低取决于矿物性质和矿片厚度，在标准厚度下则受切面双折射率的影响。（）19、二轴晶垂直光轴切面的干涉图用途有：确定轴性、光性、切面方向和估计折射率的大小。（）20、矿片糙面的明显程度是受矿物软硬和矿片表面光滑程度的影响。（）21、在一轴晶平行光轴切面的干涉图中，从中心到边缘干涉色逐渐升高的方向就是Ne的方向。（）22、根据Ng、Nm和Np的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性正负，当NgNmNmNp为负光性。（）23、中级晶族的光性方位是一轴晶光率体的旋转轴与晶体的三个结晶轴之一重合。（）24、在岩石薄片中，矿物突起愈低，其折射率就愈小。（）25、矿物折射率与光波传播的速度紧密相关，因此光波在矿物中传播速度愈快，矿物折射率就愈大。（）1、单偏光下晶体光学性质的研究内容有、和等四种。（参考答案：矿物的形态、解理、颜色、突起）2、突起正否确定的依据是。（参考答案：提升镜筒或下降镜筒时，贝克线的移动方向）3、正交偏光下晶体光学性质的研究内容有和。（参考答案：消光和干涉现象）4、斜长石按An值可分为、和等三类。其中，具有卡钠联晶和聚片双晶的斜长石为。（参考答案：基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石。基性斜长石）5、一轴晶垂直光轴的切面，是切面，其半径为，在正交镜下具的特点。（参考答案：圆、No、全消光）6、要准确测定普通辉石的消光角（NgZ），必须选择的切面，这种切面在正交镜下的特征是具有。（参考答案：平行光轴面、最高干涉色）7、某二轴晶矿物的Y晶轴与光率体主轴Ng一致，其最大双折率为0.009，薄片厚度为0.03mm，在平行（010）的切面上具有垂直Bxa切面的干涉图，此矿物应为光性，光轴面上的干涉色为。（参考答案：正光性、I级灰白色）8、在正交偏光镜下，矿片处于45位加入石膏试板干涉色应当增加或减少；如果加入云母试板时，干涉色应增加或减少。（参考答案：一个级序、一个色序）9、岩石薄片由，和组成，连接它们的是，薄片的标准厚度为，判别厚度的方法是。（参考答案：载玻璃、矿片、盖玻璃、加拿大树胶、0.03mm、石英的干涉色）10、二轴晶垂直光轴切面干涉图的用途有，和。（参考答案：确定轴性和切面方向、测定光性符号、估计光轴角大小）11、矿物在薄片中的突起高低取决于，愈大，突起，愈小，突起。（参考答案：矿物折射率与加拿大树胶折射率的差值大小、差值、愈高、差值、愈低）12、二轴晶光率体有，和等主要切面。（参考答案：垂直一根光轴、平行光轴面、垂直Bxa、垂直Bxo，斜交切面）13、非均质矿物垂直光轴的切面在正交镜间为消光，而其他方向的切面则会出现消光。（参考答案：全消光、四次消光）14、判别下图矿物的轴性，光性正负和切面方向。并在图上出其光率体椭园切面半径的名称。未加试板前干涉色为一级灰白。（参考答案：一轴晶、斜交光轴、负光性）轴晶方向的切面光性15、判别下图矿物的轴性，光性正负和切面方向。并在图上填出其光率体椭园切面的半径名称。未加试板前干涉色为二级绿。（参考答案：二轴晶、垂直一根光轴、正光性）轴晶方向的切面光性16、要测定矿物的轴性及光性正负，最好选择在正交偏光镜间干涉色的切面。（参考答案：最低）17、由于光波在非均质晶体中的振动方向不同，而使矿片颜色深浅发生改变的现象，称为。（参考答案：吸收性）18、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色。（参考答案：不同）19、对于一轴晶矿物来说，其延性总是和相一致。（参考答案：光性）20、两光轴之间所夹的锐角称为，以符号表示。（参考答案：光轴角、2V）21、两非均质体矿片在正交镜间的45位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为。（参考答案：消色）22、贝克线的移动规律是，贝克线总是向折射率大的物质移动。（参考答案：提升镜筒）23、对于二轴晶光率体，当时，为负光性。（参考答案：Bxa=Np）24、矿物的多色性在的切面上最不明显。（参考答案：垂直光轴切面）25、光波入射非均质体矿片分解形成两种偏光，其振动方向是。（参考答案：相互垂直）26、二轴晶光率体平行光轴面切片的干涉图特征是。（参考答案：闪图或瞬变干涉图）27、沿Z轴延长的长条状矿物，当Ng与Z轴平行时，矿物的延性应为。（参考答案：正）28、簿片中透明矿物的颜色是由于结果。（参考答案：是矿片对白光中各单色光波选择吸收）29、二轴晶光率体的光轴面与三主轴面之一的对应。（参考答案：Ng-Np面）30、观察方解石的闪突起，应选择切面才最明显。（参考答案：平行光轴面）31、角闪石的多色性公式为：Ng深缘，Nm绿，Np浅黄绿，其吸收性公式应为。（参考答案：NgNmNp）32、二轴晶负光性光率体垂直Bxo的切面，其光率体椭园切面半径是。（参考答案：Nm、Np）33、光波入射非均质体矿物，不发生双折射的入射方向是。（参考答案：光轴）34、对于一轴晶矿物，当时为负光性。（参考答案：NeNmNp；NgNmNo正光性；NeNm-Np正光性；Bxa=Np或NgNmNm-Np负光性；光轴数目无数根一根二根与晶系关系等轴晶系三方、四方、六方晶系三斜、单斜、斜方晶系6、矿物的突起等级可分为哪几种？如何确定未知矿物的突起等级？参考答案：1）突起是薄片中矿物颗粒看起来凸出或凹入的现象。它是由于矿物折射率与加拿大树胶折射率不同，光波通过两者之间界面而发生折射、全发射作用的结果；2）根据矿物折射率的高低，可将矿物的突起等级分为负高突起(折射率小于1.48)、负低突起(折射率为1.481.54)、正低突起(折射率为1.541.60)、正中突起(折射率为1.601.66)、正高突起(折射率为1.661.78)和正高突起(折射率大于1.78)等6种；3）要确定未知矿物的突起等级，首先可以根据提升镜筒时，贝克线的移动方向来确定所鉴定矿物的突起正负，然后再根据其边缘及糙面特征来确定其突起高低，最后是综合上述两方面的特征确定矿物的突起等级。当然也可以先确定突起等级，再确定突起正负。在提升镜筒时，如果贝克线由树胶移向矿物，矿物为正突起，反之，则为负突起；如果矿物颗粒的表面越光滑，边缘越不清楚，其突起就越低，反之，如果矿物颗粒的糙面越显著，边缘越宽，其突起就越高。试题:1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。（） 2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。（） 3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。（）4、两非均质体矿片在正交镜间的45位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。（）5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。（） 6、二轴晶光率体，当NpNmNg时，为负光性。（）7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。（）8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。（）9、某矿物的最高干涉色为级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现级紫红。（）10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。（）11、两非均质矿片在正交镜间的45位置重叠，当异名半径平行时，总光程差等于两矿片光程差之差。（）12、在单偏光镜下，黑云母颜色最深时的解理缝方向可以代表下偏光的振动方向。（）13、同一岩石薄片中，同一种矿物的干涉色相同，不同种矿物的干涉色不同。（） 14、某矿物的干涉色为二级绿，在45位加云母试板，如同名半径平行，干涉色升高为二级蓝，如异名半径平行，干涉色降低为二级黄。（）15、角闪石的多色性只有在垂直Bxa的切面上观察才最明显。（）16、当非均质体矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光的振动方向平行时，矿片就会变黑而消色。（）17、在岩石薄片中透明矿物所呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波折射和散射的结果。（）18、矿片干涉色的高低取决于矿物性质和矿片厚度，在标准厚度下则受切面双折射率的影响。（）19、二轴晶垂直光轴切面的干涉图用途有：确定轴性、光性、切面方向和估计折射率的大小。（）20、矿片糙面的明显程度是受矿物软硬和矿片表面光滑程度的影响。（）21、在一轴晶平行光轴切面的干涉图中，从中心到边缘干涉色逐渐升高的方向就是Ne的方向。（）22、根据Ng、 Nm和Np的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性正负，当NgNm NmNp为负光性。（）23、中级晶族的光性方位是一轴晶光率体的旋转轴与晶体的三个结晶轴之一重合。（）24、在岩石薄片中，矿物突起愈低，其折射率就愈小。（）25、矿物折射率与光波传播的速度紧密相关，因此光波在矿物中传播速度愈快，矿物折射率就愈大。（）晶体光学 试题 一、填空题：（19分）1. 均质体矿物为_ 系,其光率体形态为_ _;二轴晶矿物包括 _,_ _,_ _晶系,光率体形态为_ _,有 _个园切面(3.5分)。2. 已知某矿物Ne=1.485,No=1.657,该矿物具_ _突起,当Ne平行下偏光镜的振动方向时显_ _突起,提长镜筒贝克线向_ _移动;当No平行下偏光镜 的振动方向时显_ _突起,提升镜 筒贝克线向_ _移动,该矿物为_ _光性,具 _ _干涉色(3.5分)。3.已知普通角闪石的三个主折射率1.700、1.691、1.664，Ng与Z轴的夹角为28度，=106度，薄片厚度为0.03mm，求：折射率值：Ng=_ _;Nm=_ _ _;Np=_ _,该矿物的突起等级大致为_高突起_最大双折射率_，最高干涉色_，光性_，Bxa切面的双折射率值_相应的干涉色_在（010）切面上消光角_延性符号_；在下列切面上的消光类型分别是：（010）面_;（001）面_（6.5分）。4.根据矿物边缘、糙面的明显程度及突起高低，可将突起划分为六个等级，它们的折射率范围分别是：负高突起_负低突起_正低突起_正中突起_正高突起_正极高突起（2.5分）。5. 普通辉石在（001）面上能见到_组解理，在（100）面上能见到_组解理，在此面上为_消光，在（010）面上为_消光。紫苏辉石在（100）面上为_消光(2.5分)。6.石英的最大双折射率为0.009，平行光轴切面干涉色为级蓝，问这块薄片的厚度是多少_(0.5分)。二、选择题（20分，每题2分）：1. 平行偏光镜间（上下偏光镜平行），当光程差为多少时，干涉结果相互削减（ ） A. R=0.5n B. R=0.5(n+1) C. R=n D. R=0.5(2n+1) 2. 二轴晶除了Bxa、Bxo、OA的切片外，能观察到Nm的切面有 （ ） A.1个 B. 2个 C. 没有 D. 有无数个3. 某矿物Ng-Np0.018，Ng-Nm=0.008，该矿物为： （ ） A.一轴正晶 B. 一轴负晶 C. 二轴正晶 D. 二轴负晶4. 刚玉为一轴负晶，问斜交C轴的切片上，慢光的振动方向是