偏光显微镜下的晶体光学性质.ppt

第一节偏光显微镜及薄片制备 1 机械部分镜座 承受重力镜臂 装镜筒 可倾斜载物台 承载观察物 可转动 有0 360度刻度及游标 固定螺丝 中央圆孔 固定弹簧夹2 光学部分反光镜 有平 凹两面 光线弱或用高倍物镜时用凹面下偏光镜 将自然光转变为偏光锁光圈 调节进光量的大小聚光镜 将平行光线变为锥光镜筒 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目镜上偏光镜 方向AA 垂直下偏光镜勃氏镜 观察锥光时使用的放大系统 一 偏光显微镜的构造 物镜 透镜越小 镜头越长 放大倍数越大 物镜一般由1 5片透镜组成 放大倍数一般低倍4X 中倍10X 25X 高倍45X以上 油浸100X 光孔角 前透镜最边缘的光线与前焦点所构成的角度数值孔径 等于光孔角正弦乘介质折射率N 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光学显微镜最高分辨率为2000埃 最大放大倍数为2000倍 一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到二分之一 第一节偏光显微镜及薄片制备 二 偏光显微镜的调节与使用 1 装卸镜头A 装目镜 直接插上即可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 注意安装到位2 调节视域亮度镜头装好以后 推出上偏光 勃氏镜 打开锁光圈 转动反光镜对准光源 调节视域亮度 光线不要太强3 调节焦距A 放上薄片 手摸一下 一定要盖玻片朝上 用弹簧夹夹好B 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 要锻炼能两个眼睛都睁开看 第一节偏光显微镜及薄片制备 4 校正中心A 在视域内选一小点置于十字丝中心B 转动物台180度 注意观察小点的位置和轨迹C 拧校正螺旋 使小点内移到中心距离的二分之一D 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5 校正偏光镜方向找一块黑云母 置于视域中心旋转物台 使解理缝为左右方向旋动下偏光镜使其颜色最深 此时的下偏光镜为PP方向取下薄片 推入上偏光镜 使视域全黑 则上下偏光镜正交 第一节偏光显微镜及薄片制备 单偏光镜下观察晶体光学性质的内容单偏光镜下观察 即只使用下偏光镜观察内容有晶体形态 解理突起 糙面 贝克线颜色与多色性晶体颗粒大小 百分比含量 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 一 晶体形态 晶体形态相关因素 晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态矿物的形态 大小 晶体的完整程度与形成条件 析晶顺序有关1 晶形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 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 2 晶体的自形程度依晶体的边棱的规则程度分类A 自形晶 晶形完整 呈规则多边形 边棱为直线B 半自形晶 晶形较完整 棱部分直线 部分为曲线C 他形晶 不规则粒状 边棱为曲线 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 自形晶角闪石 二 解理及解理夹角的测定 1 解理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 当解理缝垂直切面时 缝最窄 最清楚 升降镜筒时解理缝不左右移动 第二节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 2 解理的完善程度分级A 极完全解理 细密连贯直线缝B 完全解理 较粗的平直缝 但不完全连贯C 不完全解理 断续解理缝 勉强能看清成一个方向 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 3 解理角的测定A 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 即两组解理都最清楚 升降镜筒都不移动B 使一组解理平行目镜的十字丝的竖线 记下物台的刻度数aC 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b 两组计数之差 a b 即测的两组解理的夹角 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 三 颜色与多色性 1 颜色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 为无色矿物若有选择性吸收 则显示被吸收波段的补色颜色的深浅 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 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 2 吸收性与多色性吸收性均质体各向同性 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 非均质体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 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 多色性 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一轴晶矿物 主要有两个颜色 No与Ne 电气石 负光性 平行C轴切面短半径Ne PP 紫色长半径No PP 深蓝色 斜交切面为过渡色 No的颜色比Ne深 表明No的吸收性强 有吸收性公式 No Ne二轴晶的多色性有三个主要颜色分别与光率体的Ng Nm Np相当即每一主轴面都显示两种颜色平行光轴面多色性最明显 垂直光轴面只显示Nm的颜色 无多色性其他切面介于二者之间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 第二节单偏光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间由于折射率不同发生折射 反射所引起的光学现象有关1 贝克线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 称为矿物轮廓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 此亮线称为贝克线 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 2 贝克线规律 提升镜筒 贝克线向折射率高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贝克线的灵敏度很高用白光照明 两介质折射率差0 001即可见贝克线用单色光照明时 灵敏度可提高到0 0005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 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 3 贝克线产生的原因由相邻物质间折射率不同引起 两介质接触有四种情况 N折射率大 n折射率小 A n盖于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 N n 入射角大于反射角 光线在N侧加强 提升镜筒 亮线向N侧移动B n盖于N之上 接触界面较陡 因N n 入射角大于临界角 光线发生全反射 向N方向偏折 移动情况同AC N盖于n之上 光线总是能透过界面向N方向偏折 因N大于n 入射角小于反射角 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N侧者发生全反射 n侧者则能透过界面在N侧加强形成亮线 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 2 糙面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糙面产生的必要条件 矿物本身表面不平矿物与树胶间存在折射率差 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 3 突起及闪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 折射率大的晶体表面看起来高些原因在于折射率大光线偏折度大 使人感觉晶体表面抬高晶体折射率大于树胶时为正突起 小于树胶时为负突起 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 第二节单偏光镜下的晶体光学性质 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 PP代表下偏光镜的振动方向 AA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的十字丝一致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 双晶 测定消光角 延性符号等 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 一 正交偏光镜下的干涉现象 1 波的干涉频率相同 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 波在某些部位始终加强 某些部位始终减弱的现象称为波的干涉频率相同 振动方向相同 有固定相位差的光波称为相干光 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 决定正交偏光下干涉的因素A 光路分析 自然光 反光镜 下偏光镜 振动方向平行PP 晶体薄片 产生双折射 分解成平行NgNp的两束偏光 B 双折射产生后的效应 NgNp在晶体中的不同方向振动 其传播速度也不同 Vp速度大 称为快光 Vg速度小称为慢光 VgVp两束偏光通过薄片后产生光程差 以R表示 经空气传播后 在到达上偏镜之前R保持不变 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 可以用下式表示 V0 光在空气中的传播速度 Vp Vg 快 慢光在晶体中的传播速度 tp tg 快慢光通过晶体时所占用的时间 D 薄片厚度 决定光程差R的因素有两点 一是晶体薄片厚度D 二是晶体的双折射率 Ng Np 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 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 三 正交偏光下干涉作用原理 1 光路分析OB 透过下偏光镜后的偏光振幅Ng 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方向 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OB按平行四边形法则分解 沿光率体半径方向分解为ONg ONpONg OBCos ONp OBSin 此光波进入上偏光后 又分解为ONp1 ONp2 ONg1 ONg2 其中ONp2 ONg2垂直上偏光不能通过 ONp1与ONg1的振幅为ONg1 OBCos Sin ONp1 OBSin Cos 可见ONg1 ONp1振幅相等 方向相反ONg1及ONp1的特点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ONg ONp继承下来 两者在同一平面内振动 上偏光振动面AA 所以 ONg1 ONp1为相干光 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 两偏光的干涉A 干涉叠加原理干涉光的强度等于振幅A的平方式中 入射光波长 R 薄片的光程差B 干涉现象依上式 各参数的不同取值 有极大值或极小值a 当 0 A2 0 I 0当 0 A2 0 I 0 视域黑 这种现象称为消光 正交偏光镜下 0 就是晶体的光率体半径与上下偏光镜一致 旋转物台360度 晶体切面有4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 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 b 当R 0 I 0 消光要R 0 即R 0 也就是Ng Np 0 Ng Np 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 无关 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c 当R n R为 的整数倍 I 0 消光d 当R 2 1 2 R为 2的奇数倍 A最大e 当 45 Sin 1 I为最大在光性非均质体中 当光率体Ng Np与AA或PP成45度时晶体干涉色最明亮 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 二 正交偏光镜下的干涉色 1 干涉色的形成A 干涉色现象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Ng Np 0 009 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 R 处 A 0 黑暗带R 2 1 2 A最大 亮带光程差介于二者之间 亮度居中暗亮带的宽度取决于波长 红光波长最长 条带间隔最宽 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 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 干涉色形成一定的光程差 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时 晶体消光 由0 45度 亮度增强 45度时最亮 只影响亮度 不影响颜色 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 干涉色的级序A 干涉色级序在正交偏光下用白光照明 随石英楔的推入 R由小变大 视域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其特点是 随R值连续增加的方向叫色序升高 随R值由0开始上升 视域干涉色出现黑 暗灰 灰白 淡黄 黄 橙 红 兰 绿 黄 红 兰 绿 黄 红 兰 绿 黄 红 色序变化固定不变 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 随R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 红二级 兰 绿 黄 红三级 兰 绿 黄 红四级 兰 绿 黄 红相邻色间无截然界面 呈过渡状态 四种干涉色的混合呈稍带玫瑰色的白色 称为高级白 四级干涉色的收尾 红 叫顶部色 开始 兰 叫底部色 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 不同级序干涉色的差异各级干涉色在色调上有一定的差异 突出的有 一级 灰与灰白完全过渡 无界面 黄分为淡黄与橙黄 红带紫 色带较窄二级 兰较深 绿较淡 黄带橙 亮而艳 红鲜艳三 四级 均较淡 界面不清 三级绿为翠绿 色艳带宽 四级兰淡而窄干涉色的高低完全取决于光程差R的大小即薄片厚度D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双折射率的大小与薄片的切片方向密切相关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 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 3干涉色高低的影响因素 矿物性质 矿物的切面方向 矿片厚度 平行光轴或光轴面最大 垂直光轴没有光程差 其余在两者之间 R d Ng Np R 光程差 d 矿片厚度 Ng Np 双折率 干涉色高低取决于光程差 3 干涉色色谱表表示干涉色的级序 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横坐标 光程差R及相对应的干涉色级序 单位 毫微米纵坐标 薄片厚度 单位 毫米原点放射线 双折射率色谱表表示R D Nd Np 三者之间的关系 只要知道其中的两项就能求出第三项 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 三 补色法则及补色器 1 补色法则A补色法则在正交偏光镜间 两非均质体除垂直光轴外任意方向切面在45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设非均质体的晶体薄片的光率体椭圆半径为N1N2 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R1 另一薄片的光程差为R2将两薄片在正交偏光镜的45度位置重叠 必产生一总光程差R R是增还是减 取决于二薄片的重叠方式 即重叠时光率体椭圆的相对位置 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 薄片重叠情况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 R1 R2 R R1 R R2 R增大 干涉色升高当两薄片的光率体异名轴重叠 R R1 R2或R R2 R1可能出现 a R R1 R R2 b R R1 RR R2 三种情况中无论哪一种 R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 干涉色色序降低小结同名轴重叠 总光程差为R R1 R2 干涉色升高 异名轴重叠 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要低 若两薄片的光程差相等 总光程差为0 视域消色变黑 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 补色器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 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 常用补色器有如下几种 A 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 试板Np 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 550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 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 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 云母板形状同石膏板 长边为快光方向光程差为147毫微米 约相当于四分之一个黄光波长正交偏光下的干涉色为一级灰 与晶体薄片叠加 升降一个色序云母板适用于干涉色较高的 二级黄以上 晶体薄片 如升 兰 绿 黄 红 兰 降 兰 红 黄 绿 兰 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 C 石英楔石英沿光轴方向磨成楔形 镶嵌于金属框中R 0 1680 在正交偏光镜间由薄到厚端 可以产生一级到三级干涉色随石英楔推入 与晶体薄片同名轴重叠 干涉色连续上升异名轴重叠 干涉色连续下降 当石英楔R与薄片相等时 晶体出现消色而呈深灰色 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 四 干涉色级序测定 干涉色与光程差相关 但相同干涉色的光程差不一定相等 要测定R就必须测定干涉色的级序 其方法有 1 边缘测定法边缘测定法是利用晶体碎屑边缘斜坡的干涉色环判断干涉色级序的方法颗粒斜坡 其厚度自边缘向中心渐增 干涉色亦自边缘向中心渐升 但斜坡陡而短 虽象石英楔 但很难显示出连续的干涉色 一般只能把显眼的红色显示出来 红色是每级的顶部颜色 观察颗粒边缘有无红带及有几级红带即可确定干涉色的级序 如边缘出现一条红带 晶体干涉色为绿 则干涉色级序为二级绿 特别地 颗粒边缘出现兰或深兰 有时近于黑 色带 它代表一级红带 应视为一红带数目 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 石英楔子确定法若晶体薄片厚度均匀一致 无边缘色带 可用石英楔子确定晶体颗粒的干涉色级序方法 将欲测颗粒从消光位转45度 将石英楔子从试板孔由薄端插入 若晶体颗粒的干涉色升 则应旋物台90度 重新插入石英楔子直到消色位置 即R1 R2 撤去薄片 慢慢抽出石英楔 观察红色出现的次数晶体干涉色的级序为红色出现的次数加1 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 只有测定最大双折射率才有意义 测定必须在定向切面上进行 二轴晶应选择光轴面 一轴晶应选择平行光轴面来测定双折射率 这种切面在偏光镜下的特征是 干涉色最高 根据R D Ng Np 当测定薄片的厚度和光程差后 即能确定双折射率 通过石英楔测出晶体颗粒的最高干涉色 然后查表求出双折射率数据 其方法是 1 选择最高干涉色切面 测出干涉色的级序2 以干涉色色谱表查出光程差3 估计薄片厚度4 查表或代入公式计算出双折射率 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 五 双折射率的测定 1 消光类型正交偏光镜下非晶质体薄片处于消光时的位置叫消光位 此时晶体的光率体椭圆半径与上下偏光镜的振动方向一致 可以按光性方位划分晶体的消光类型 依消光时晶体的解理缝 双晶缝 边棱等与目镜十字丝的关系可以将消光类型分为三类 A 平行消光 晶体消光时 解理缝 双晶缝或晶棱与目镜十字丝平行 如黑云母B 对称消光 晶体消光时 目镜十字丝平分两组解理交角或两晶面的迹线 如角闪石C 斜消光 消光时晶体的解理缝 双晶缝或晶棱与目镜十字丝以一定的角度斜交 如辉石 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 六 消光类型及消光角 2 消光角1 消光角及其测定方法晶体斜消光时 光率体椭圆半径与解理缝 双晶缝或晶棱间的夹角为消光角 消光角的测定包括三个方面 A 解理缝 双晶缝或晶面边棱的方向 它们代表一定的结晶轴或某个晶面的方向 可用晶轴或晶面符号表示B 光率体椭圆半径名称C 前二者之间的夹角记录消光角应包括的内容 A 解理缝 双晶缝或晶面边棱 B 光率体半径名称 C 夹角大小如普通角闪石在 010 面上的消光角Ng C 30度 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 不同晶体的消光类型一般规律晶体的消光类型及消光角的大小与晶体的光性方位及切面方向有关 不同晶系的晶体具有各自大致的规律 A 中级晶族的晶体的高次轴与Ne轴一致 为平行消光及对称消光 斜消光很少见B 斜方晶系之结晶轴与光率体主轴一致 平行三个主轴面的为平行消光及对称消光 其他斜交切面多见小角度斜消光C 单斜晶系为Y轴与三主轴之一平行 而另者斜交 其夹角为消光角 单斜晶系的消光类型是变化的 各种消光类型均有 以斜消光为主 只有平行 010 面的消光角才是真正的消光角 此面上具有最高干涉色 D 三斜晶系之结晶轴与三个半径均斜交 不管哪个切面都是斜消光 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 七 延性符号 A延性符号针 柱 板状晶体称为有延长方向或有延性的晶体 镜下延性与切片方向有关 云母类看不出延性的矿物以解理方向为它的延长方向 延性只能以镜下观察到的晶体形态为依据 根据晶体的延长方向与光率体主轴间的关系延性分为两类正延性 晶体延长方向与慢光 Ng 方向平行或夹角小于45度负延性 晶体延长方向与快光 Np 方向平行或夹角小于45度 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 晶体的延性正负叫延性符号延性符号是某些长条形晶体的鉴定特征 它与晶体所属晶系 结晶习性 切片方位密切相关中级晶族及低级晶族斜方晶系的矿物多为柱状晶体 薄片中光率体主轴之一与延长方向一致单斜 三斜晶系的晶体多数情况下延长方向与光率体主轴有一定夹角一轴晶柱状晶体延性符号与光性符号一致 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 测定延性符号二轴晶斜消光晶体只要测定了消光角就能测定延性符号 对于平等消光的晶体薄片延性符号的测定方法如下 A 矿片置视域中心 从消光位转45度B 插入试板 确定光率体主轴方向当矿物晶体延长方向与Nm平行时 延性符号可正可负 消光角45度 延性不分正负 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 八 双晶的观察 双晶是两个或两个以上的晶体彼此按一定的对称关系相互结合起来的规则连生体双晶在正交偏光镜下表现为相邻单体不同时消光 呈现一明一暗现象 这是因为双晶的两个单体光率体椭圆半径方向不同双晶结合面与切面的交线称为双晶缝 双晶缝若垂直切面则平直清晰 随倾斜角度的增大而变得模糊不清当双晶缝与AA PP平行或成45度时 看不到双晶 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 双晶种类A 简单双晶仅由两个单体组成 正交镜下一个单体消光则另一个单体明亮 旋物台 明暗交替出现B 复式双晶1 聚片双晶 一系列单体平行排列 旋物台 双晶奇数组与偶数组轮换消光相间成明暗条带 2 双晶中多个单体不平行结合 正交镜下相邻单体轮流消光 第三节正交偏光镜下的晶体光学性质 1 装置在正交偏光镜的基础上 加聚光镜 换上高倍物镜 推入勃氏镜或取下目镜 便成为锥光显微镜装置2 特点加入聚光镜的作用 在于使透过下偏光镜的平行偏光束变成锥光束 第四节锥光镜下的晶体光学性质 一 锥光镜的装置及特点 锥形偏光束的属性 锥光中除中心一条光线垂直入射外 其余各条光线都是倾斜入射的 而且愈向外倾斜角度愈大 在薄片中穿过的距离愈长 锥形光束中的偏光无论如何倾斜 其振动方向仍与下偏光镜的振动方向平行非均质体光学性质随方向而异 不同方向入射的光波与它所垂直的光率体椭圆不同 不同方向入射的光波通过薄片后 到达上偏光镜所产生的干涉效应也不同在上偏光镜中所能观察到的是偏光镜中各方向入射光波通过矿片后到达上偏光镜所发生的消光与干涉现象的总和 它们构成一些特殊图形 称为干涉图 第四节锥光镜下的晶体光学性质 高倍物镜的作用低倍物镜工作距离长 只能接纳与薄片法线成5度夹角以内的光波 干涉图不清楚 不完整高倍物镜工作距离短 能接纳与薄片法线成60度的光线 形成的干涉图清楚 完整去掉目镜或加上勃氏镜的作用不用目镜 可以看到小而清楚的干涉图实象 目镜加勃氏镜所组成的望远系统得一放大图象均质体各方向光学性质一致 对于任何方向入射的光波都不发生双折射 不形成干涉图非均质体光学性质随方向而异 干涉图特点随轴性及切面方向而异 第四节锥光镜下的晶体光学性质 二 一轴晶干涉图 1 垂直光轴切面干涉图A 形象特点视域由一个黑十字及干涉色色圈组成黑十字互相垂直的两黑臂分别平行于上下偏光镜的振动方向AA PP黑十字交点为光轴出露点 位于视域中心干涉色圈以黑十字交点为中心 成同心环状其干涉色级序由中心向外逐渐升高干涉色圈的多少 取决于矿物双折射率的大小及薄片厚度 矿物双折射率越大 薄片越厚 干涉色圈越多 反之越少 当双折射率较小时 黑十字四个象限仅见一级灰干涉色 旋转物台 干涉图不发生变化 第四节锥光镜下的晶体光学性质 B 成因锥光的特点是除中央一条光线垂直入射薄片 平行光轴入射其余各条光线沿不同方向倾斜入射 均斜交光轴 而且愈向外斜交角度愈大 中央一条光线的光率体为圆 其余各斜交光轴入射的光波的光率体均为椭圆切面而且这些椭圆的长短半径方向和长短各不相同 它们与上下偏光镜的振动方向AA PP的关系也各不相同 第四节锥光镜下的晶体光学性质 右图表示一轴晶垂直光轴切面上光率体在锥光下的椭圆半径分布情况 中心为光轴出露点 光率体椭圆半径与上下偏光镜的振动方向一致 因而呈现消光而构成十字形的消光影 被黑十字分割的四个象限 椭圆半径与上下偏光方向斜交而呈现干涉色 干涉图边缘双折射率比中心大 光线透过薄片的厚度也比中心大 光程差增加 而干涉色升高 与光轴夹角相等的光线光程差相等 故干涉色成同心环状由于是垂直光轴切面 光率体椭圆半径分布为放射状 对称分布 所以旋物台360度 干涉图不变 第四节锥光镜下的晶体光学性质 C 光性正负的测定一轴晶晶体的光性正负是由Ne No的相对大小来决定的 只要测出Ne No的方向 就可确定一轴晶光性正负 光性正负的测定方法 若干涉色较低 可用石膏板或云母板 相对两象限颜色变化一致 相邻两象限变化相反 若1 3象限由灰到兰 表示干涉色升 2 4象限则降 为正光性 Ne Ng 反之为负光性 第四节锥光镜下的晶体光学性质 当晶体薄片的双折射率较大或较厚时 围绕光轴出露点有同心圆形色环出现 此时用云母板或石英楔加入云母板黑十字成一级灰在干涉色升高的两象限内 近黑十字交点的原一级灰的地方升高变为一级黄 黄变为红 每色圈内移一格在干涉色降低的象限内 干涉色每色圈降低一级 色圈外移一格根据色圈的相对移动情况 即能确定晶体的光性正负 视域半径方向为Ne 如果干涉色圈太密 加入云母板后 色圈移动情况看不很清楚 可改用石英楔随石英楔的插入 在干涉色升高的两象限内 干涉色圈连续内移 在干涉色降低的两象限内 干涉色圈连续外移 干涉色圈密时为什么要用云母板或石英楔 第四节锥光镜下的晶体光学性质 2 斜交光轴干涉图A形象特点光轴倾斜 出露点 黑十字交点 不在视域中心 视域内出现不完整的黑十字及不完整的干涉图薄片法线与光轴的夹角不大时 黑十字的交点在视域内 转动物台 光轴出露点绕十字线交点作圆周运动 黑臂平行或垂直十字丝移动薄片法线与光轴夹角较大时 只出现一条黑臂 旋转物台 黑臂水平或垂直移动 交替出现于视域内B 成因斜交光轴干涉图的成因与垂直光轴干涉图的成因相同 第四节锥光镜下的晶体光学性质 C 光性的测定干涉图中光轴出露点在视域内时 光性测定方法与垂直光轴切面的方法一样若光轴出露点在视域外 要确定视域属于哪个象限才能判定光性 因而首先要确定光轴出露点的位置 可根据以下特征来确定 黑臂的细端近光轴粗端远离光轴 等色环凹向光轴 黑臂的移动情况 顺时钟转动物台 黑臂水平向上 光轴在左 视域为1 4象限黑臂水平向下 光轴在右 视域为2 3象限黑臂垂直向右 光轴在上 视域为3 4象限黑臂垂直向左 光轴在下 视域为1 2象限确定了视域的象限后 用前述方法测定光性正负 第四节锥光镜下的晶体光学性质 3 平行光轴干涉图A 形象特点此切面在正交偏光镜下 在同种晶体中干涉色最高 在锥光镜下干涉图是瞬变干涉图 或称为闪图 特点是少许转动物台 黑十字分裂沿光轴方向迅速退出视域光轴与上下偏光镜振动方向成45度时视域最亮若晶体薄片双折射率较大 则在相对象限出现对称的双曲线形干涉色色带 如上图 在光轴所在的两象限内 干涉色由中心向两边渐降 垂直光轴的象限内干涉色由中心向外渐升 第四节锥光镜下的晶体光学性质 B 成因当光轴与上下偏光振动方向平行 大部分光率体与上下偏光的振动方向平行或近于平行 在正交偏光镜间处于消光或近于消光位置 故成模糊黑十字稍转动物台 半径与上下偏光振动方向斜交 黑十字迅速分裂 退出视域 出现干涉色 光轴与偏光振动方向成45度时 1 光轴方向由中心向外各点 垂直光轴半径不变 平行光轴半径越来越短 斜交光轴切面 双折射率逐渐变小 虽薄片变厚 但二者之积仍趋小即光程差变小 干涉色降低 2 垂直光轴方向 中心向外 光率体椭圆半径相等 双折射率相等 但随薄片增厚 光程差增加 干涉色升高 第四节锥光镜下的晶体光学性质 C 干涉图的应用轴性已知时 可用于确定切片方向 亦可用来测光性正负 转动物台 黑十字逸出的方向为光轴 干涉色序低的象限亦为光轴 使光轴与偏光振动方向成45度 插入试板 观察视域中心干涉色的升降 测定光轴 Ne 是Ng还是Np 确定光性 光轴方位已知 在正交偏光镜下也能很容易测定光性 第四节锥光镜下的晶体光学性质 三 二轴晶干涉图 1 垂直光轴锐角平分线 Bxa 切面的干涉图A 形象特点光轴与上下偏光之一振动方向平行干涉图由一个黑十字及8字形干涉色圈组成 黑十字分别平行于AA PP 沿光轴方向黑臂较细 在两光轴出露点更细 垂直光轴面方向黑臂较粗黑十字交点处为Bxa出露点 位于视域中心 第四节锥光镜下的晶体光学性质 干涉色圈以光轴出露点为中心 向两边干涉色渐升干涉色圈的多少 取决于晶体的双折射率及薄片的厚度 双折射率低的薄片 视域中心除黑十字外 干涉图中无色圈 四个象限仅见一级灰干涉色转动物台黑十字从中心分裂 形成两条弯曲黑臂当光轴与AA PP成45度时 两黑臂距离最远二弯曲黑臂的顶点为光轴出露点 弯曲黑臂的顶点连线为光轴面与薄片平面的交线继续转物台 黑臂从顶点移向中心 到90度 又合为十字 但黑臂的粗细位置已经更换 第四节锥光镜下的晶体光学性质 B成因根据阿拜特 弗伦涅尔 简称拜 弗定理 解释 在二轴晶切面上任意一点的光率体椭圆半径必定是此点与二光轴出露点连线夹角的两角平分线方向依拜 弗定律 二轴晶垂直Bxa切面的光率体半径分布在AA PP方向 光率体半径与之平行或接近平行 尤其在Nm方向 光率体椭圆半径的分布与AA PP平行或接近平行的范围较宽 而显得黑臂较粗 旋转物台 中心部分的光率体椭圆首先改变方向 与AA PP斜交 而变亮 黑十字从中间分裂 当转动到45度位置 只有弯曲黑臂所在的范围的光率体与上下偏光镜的AA PP平行或接近平行 故消光为弯曲黑臂 其他部分的椭圆半径与AA PP斜交 因而出现干涉色 第四节锥光镜下的晶体光学性质 在光轴出露点 双折射率为0 消光自此向外光程差增加 在光轴面上自光轴向外厚度与双折射率俱增 光程差剧增向内 双折射率增 但厚度减 光程差缓增 而构成8字形干涉色圈 第四节锥光镜下的晶体光学性质 Nm Bxa的投影方向 C 光性测定测定光性 即确定Bxa是Ng还是Np在垂直Bxa切面的干涉图中 当光轴面与AA PP成45度时 视域中心为Bxa出露点 垂直两光轴线的直线为Nm方向 弯曲黑臂的顶点内外光率体椭圆长短半径的方向不同 如图 与光轴面迹线一致的光率体椭圆半径名称 在二光轴出露点内外恰恰相反 无论光性是正还是负 双曲线总是凸向锐角平分线 凹向钝角平分线无论钝角区还是锐角区 垂直光轴面迹线的方向总是Nm 第四节锥光镜下的晶体光学性质 加入适当试板 根据锐角区或钝角区干涉色级序的变化便能确定光性正负如加入补色器锐角区干涉色升 说明Nm平行慢光 垂直Nm应为快光Np 锐角平分线为Ng 正光性若加入补色器后锐角区干涉色降低 说明Nm平行快光 垂直Nm应为慢光Ng 光轴锐角平分线为Np 负光性若干涉色圈多 加入云母板或石英楔 干涉色升高为色圈内移 降低为色圈外移 第四节锥光镜下的晶体光学性质 2 垂直一个光轴的切面的干涉图垂直一个光轴切面的干涉图在形象上相当于垂直Bxa干涉图的一半 光轴出露点位于视域中心当光轴与上下偏光镜之一平行时 出现一条黑臂及干涉色转动物台 黑臂弯曲 与AA PP成45度时 黑臂弯曲最大顶点为光轴出露点 位于视域中心凸向Bxa 再转45度 又变为一直黑臂 但为竖方向 垂直一个光轴切面的干涉图是垂直Bxa干涉图的一部分 成因与垂直Bxa干涉图相同光性正负的测定测光性时 将物台转45度 黑臂凸向Bxa 根据切面测定方法测之 第四节锥光镜下的晶体光学性质 C 斜交光轴切面的干涉图斜交切面是极常见的情况 不垂直Bxa 也不垂直OA 其干涉图与前两者类似 仅视域中心稍有偏移半斜交切面 垂直光轴面的切面 当光轴的迹线与AA PP之一平行时 黑臂为直臂 通过视域中心 平分视域 45度时 顶点不在视域中心 若入射光与光轴夹角不大时 弯曲黑臂顶点仍在视域内 若倾角大时 弯曲黑臂顶点就不在视域内另一种与光轴面及光轴斜交的切面 当光轴面迹线与AA PP之一平行时 顶点不在视域中心 如果光轴倾角不大 弯曲黑臂的顶点仍在视域内 第四节锥光镜下的晶体光学性质 4 垂直钝角平分线切面干涉图当光轴与AA或PP平行 干涉图为一模糊粗黑十字 四象限均为一级灰干涉色 若双折射率很大 出现稀疏色环转动物台45度 黑十字迅速分裂成双曲线沿光轴方向逸出视域 当晶体2V很大时 两光轴间钝角与锐角相近 垂直Bxa与垂直Bxo的干涉图不易区别转动物台 根据黑臂退出视域的规律判断出光轴方向 当与AA PP成45度 视域最亮 视域中心为Bxo Bxo垂直圆面 垂直光轴面迹线为Nm 与光轴面一致的是Bxa的投影方向 插入适当试板 根据干涉色的变化 便可确定Bxa是Ng还是Np 确定出晶体的光性 第四节锥光镜下的晶体光学性质 5 平行光轴切面干涉图此切面正交镜下具最高干涉色 其干涉图与一轴晶平行光轴切面的干涉图相似 当Bxa或Bxo平行AA或PP时 为模糊粗黑十字 转物台 黑十字分裂 迅速沿锐角平分线方向退出视域 当处于45度位置时 视域最亮 若Ng Np很大 可出现干涉色 在Bxo方向两象限干涉色低 在Bxa两象限干涉色要高二轴晶平行光轴面干涉图的成因 可用平行光轴面上光率体椭圆半径分布图解释这种干涉图只能确定切片方向 一般不用于测光性 第四节锥光镜下的晶体光学性质 油浸法测折射率值就是将矿物碎屑颗粒浸没于已知折射率值的浸油中 比较二者的折射率值 通过一系列浸油的更换 直至浸油的折射率值与矿物相等为止 这时浸油的折射率值即是矿物的折射率值 一 浸油的制备及折射率值测定方法1 浸油的基本要求 需要配制两套已知折射率的浸油 相邻浸油的折射率差通常是0 01 0 003之间 一套为低N N 1 400 1 700 间隔通常为0 003 约100瓶 一套为高N N 1 700 2 100 间隔为0 01 40瓶浸油的配制方法有三种液体互混 固体溶于液体 固体混熔 第五节矿物折射率及颗粒大小的测定 一 油浸法测折射率值 配制低折射率油主要用液体混合不同折射率的油按比例混合 混合后的体积不得少于20毫升 否则影响浸油的折射率的准确性浸油的要求 1 无色或近于无色 2 油不与被研究物起反应 3 各种液体能以任意比例混合 4 挥发性不强 5 无剧毒 第五节矿物折射率及颗粒大小的测定 2 浸油配制的计算与配制方法配制浸油公式 VN V1N1 V2N2V V1 V2式中V需要配制的浸油的体积 N所需浸油的折射率V1 V2所需两种原料的体积N1 N2所需两种原料的折射率配制低折射率油 只需5 6种原料油即可 如水 甘油 液体石蜡 氯化萘 溴代萘 二碘甲烷 第五节矿物折射率及颗粒大小的测定 配制高折射率油 有下几种方法 1 硫溶于二碘甲烷 N 1 74 1 782 各种碘化物溶于二碘甲烷 N 1 74 1 863 硫 磷溶于二碘甲烷 N 1 74 2 02配制折射率大于2的浸油只能用低熔点固体 如硫 硒 1 92 2 92 浸油的折射率值的测定 配制浸油虽然按比例混合 但必须用仪器校准 测量仪器为阿贝折射仪 第五节矿物折射率及颗粒大小的测定 二 浸油薄片的制备1 将欲测矿物加工成均匀细粒 直径0 03 0 05毫米 破碎时不要碾磨 以保持原始状态 防止颗粒沾很多细小粉末2 取少量碎屑 10 20 置载玻片中央 用小刀均匀散开3 盖盖玻片 只要四分之一大4 滴管吸油 从边缘滴入 要充满 无气泡 但不宜过多 载玻片不能倾