《矿物的光学性质》PPT课件.pptx

第二篇矿物学通论第十二章矿物的物理性质 1 矿物的颜色 定义 对光选择性吸收的结果 可见光380 760nm 其间波长由长至短依次显示红 橙 黄 绿 青 蓝 紫等色 它们的混合色为白色 矿物的光学效应 反射 吸收 透射 矿物对光全部吸收时 矿物呈黑色 对所有波长的色光均匀吸收 矿物呈不同程度的灰色 基本上都不吸收则为无色或白色 选择吸收某些波长的色光 矿物呈现吸收色光的互补色 一 矿物的光学性质 矿物颜色的类型 自色 他色 假色 自色是指矿物本身固有的成分 结构所决定的颜色 自色对矿物鉴定有着重要的意义 他色是由杂质 气液包裹体所引起的颜色 假色是因物理光学效应而产生的颜色 锖色 某些硫化物表面的氧化膜引起的颜色 干涉色 A 内电子转移 过渡型金属阳离子的呈色 透明矿物 过渡型阳离子具有未充满电子的d f轨道 进入晶体场后发生晶体场分裂 使离子外层电子轨道重新排列 新形成的轨道能级间的能量差落在可见光区 为维持新的能量状态需要吸收一定波长的可见光 当矿物受到可见光照射时 便吸收该波长光波 使矿物呈现其互补色 过渡型离子 色素离子同一离子进入不同晶体场呈色不同 如Cr3 使红宝石呈红色 使钙铬榴石呈绿色 矿物的呈色机理 B 电荷转移 含不同价态离子矿物的呈色 矿物中含有变价金属离子 由于晶体场效应的影响 当电子受到自然光的照射后从一个离子的轨道跃迁到与之相邻的另一离子轨道上去 伴随电子的转移有很强的吸收 而使矿物呈色 Fe2 Fe3 Mn2 Mn4 Fe3 Ti4 C 带隙跃迁 自然金属及硫化物 能带理论认为 结晶体中的电子不再被个别原子所束缚 而为整个晶体所共有 并在晶体内部的一个三维空间的周期性势场中运动 电子运动时的能量限定在一定的区域中 它有一定的上下限值 这些电子运动所允许的能量区域就称为能带 能带理论中 电子在能带能级上的充填首先成对充填在较低能量的能级上 完全被电子填满的原子轨道形成的较低能量的能带称为满带 由未充满电子的原子轨道所形成的较高能量的能带称为导带 满带与导带之间的能量间隙为禁带 若矿物对各种色光大致是均匀的吸收并再辐射 按照反射能力大小的不同而分别呈现为银白 锡白 钢灰 铅灰 铁黑色等 2 矿物带隙宽度中等 Eg 1 77 3 10ev 能量间隔在可见光的范围内 矿物可选择能量比自身Eg大的各种色光 使电子跃迁而呈其互补色 如辰砂等矿物 Eg在2 5ev 吸收绿色光 呈红色 导带 导带 满带 满带 满带 满带 导带 导带 带隙 带隙 1 矿物带隙宽度窄 Eg 1 77ev Eg 0 低于可见光的能量 可见光中各种色光被大量吸收 矿物不透明 呈现较强的表色 3 矿物带隙宽度大 Eg 3 10ev 大于可见光的能量 可将光不被吸收而大部分透过 矿物无色透明 D 色心呈色 由于种种物理化学因素 在晶体局部范围内 质点的排列偏离严格的周期性重复规律 形成晶格缺陷 缺陷部位的电子跃迁所需能量若减小到与可见光能量相当的程度 可见光照射时便能选择性吸收色光而转移并呈色 晶体中能选择吸收可见光的点缺陷称为色心 F色心 晶格中由于阴离子缺位而引起的 对于整个晶格而言 阴离子的缺位 空位即形成带正电荷的中心 它能捕获附近离子中的电子 发生相应的电子转移 吸收某种波长的色光而使晶体呈色 如石盐的蓝色 萤石的紫色V色心 晶格中由于阳离子缺位而引起的 从经典角度考虑 缺少一个阳离子等于附近增加了一个负电荷 那么附近一个阴离子必须称为 空穴 才能保持静电的平衡 E 物理光学效应 光的反射 干涉等物理因素所引起的矿物成色 体色 表色 体色 物体内部所表现出来的颜色 当白光透入矿物达一定深度 且在此过程中选择吸收不同波长的色光而呈现出其互补色 为矿物所固有的颜色 如橄榄石吸收紫光而呈橄榄绿色 表色 即反射色 只有物体的反射光所呈现的颜色 不透明矿物因吸收非常强 因而表现的都是表面色 反射光是矿物表层对透射光吸收后的再辐射 而且某个波长范围内的色光吸收的越多再辐射时它们的强度也越大 从而使矿物呈现相应的表面色 所以 表面色表现为与被吸收色光一致的颜色 而非补色 如 黄铁矿对绿 黄 橙 红光均有较强的吸收与再辐射 故呈它们的混和色浅黄铜色 矿物的条痕是指矿物粉末的颜色一般是将矿物在白色无釉瓷板上刻划后 观察其留下的粉末颜色 矿物的条痕可以加强自色 消除假色 减弱他色 因而比矿物颜色更稳定应用对象 有色矿物低硬度矿物 硬度 条痕板 2 矿物的条痕 条痕是各种彩色矿物的重要鉴定特征之一 而对于浅色的 透明度高的 硬度高于素瓷的矿物则毫无鉴定意义 半透明矿物的条痕为彩色 不透明矿物的条痕为黑色 3 矿物的透明度 定义 矿物的透明度是指矿物可以透过可见光的程度 显微镜下 0 03mm矿物薄片能透光 透明不能透光 不透明 手标本 1cm厚的矿物薄片轮廓清楚 透明仅见轮廓 半透明轮廓不见 不透明 矿物透明度分级 4 矿物的光泽 矿物的光泽是指矿物表面对光的反射能力 光泽自强到弱 分为四级 金属光泽反射强 呈抛光金属般的光泽 黄铁矿 金 银 铂首饰等半金属光泽反射较强 呈未抛光金属般的光泽 赤铁矿等金刚光泽反射较强呈如同金刚石般的光泽 钻石 浅色闪锌矿玻璃光泽反射相对较弱呈如同玻璃般的光泽 水晶 石榴子石 红宝石 祖母绿等 矿物光泽的分级 金属光泽 半金属光泽 金刚光泽 玻璃光泽 附加 以上四种