第四章-偏光显微镜下的晶体光学性质.ppt

第四章偏光显微镜下的晶体光学性质 第1节偏光显微镜第2节单偏光镜下的晶体光学性质第3节正交偏光镜下的晶体光学性质第4节锥光镜下的晶体光学性质第5节透明矿物的系统鉴定第6节油浸法测折射率值第7节矿物颗粒大小及含量的测定 第1节偏光显微镜 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 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 第2页 首页 3 物镜 由1 5片透镜组成 透镜孔越小 镜头越长 放大倍数越大放大倍数低倍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 等于半光孔角正弦乘介质N值 数值孔径越大 放大倍数越高 同一放大倍数 数值孔径越大 分辨率越高一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到二分之一 第3页 首页 第1节偏光显微镜 二 偏光显微镜的品质评价 1 放大倍数物镜的放大倍数决定于光学镜筒长度和物镜的焦距光学镜筒长度 物镜后焦平面与目镜前焦平面之间距离放大倍数 光学镜筒长度 除以焦距 F 即 物镜放大倍数 F品质好的最大放大倍数可达2000倍 第4页 首页 第1节偏光显微镜 2 分辨率物镜的分辨率就是显微镜的分辨率分辨率取决于数值孔径的大小及所用光波的波长 式中 入射光波长 n介质折射率 半光孔角 若用浸油介质 最高分辨率为2000 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 第5页 首页 第1节偏光显微镜 三 偏光显微镜的调节与使用 1 装卸镜头装目镜 直接插上即可装物镜 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 第6页 首页 第1节偏光显微镜 3 调节焦距放上薄片 手摸一下 一定要盖玻片朝上 用弹簧夹夹好下降镜筒 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7页 首页 第1节偏光显微镜 4 校正中心在视域内选一小点置于十字丝中心转动物台360度 注意观察小点的位置和轨迹转动物台180度 小点至距中心最远位置拧校正螺旋 使小点内移到中心距离的二分之一手移薄片 使小点回中心再旋物台 若小点还有偏移 重复上述操作 第8页 首页 第1节偏光显微镜 5 校正偏光镜方向找一块黑云母 置于视域中心旋物台 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9页 首页 第1节偏光显微镜 四 薄片的制备 磨制薄片的磨料一般为金刚砂 SiC 及刚玉粉 Al2O3 等 疏松的标本 需先浸在树胶中煮过 加以粘结 再切成薄片 矿物和岩石 包括人造岩石 需要将试样磨制成薄片进行观察 薄片是由很薄的矿片 载玻璃片和盖玻璃片组成 矿片的顶部与底部都涂有树胶 载玻片25 75 厚约1 5 矿物厚度0 03 盖玻璃15 15到20 20 厚0 17 第10页 首页 第1节偏光显微镜 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2节单偏光镜下的晶体光学性质 第11页 首页 一 晶体形态 晶体形态相关因素 晶体依一定的结晶习性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12页 首页 第2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 析晶早结晶能力强 物化环境适合晶体成长 便形成自形晶B 半自形晶 晶形较完整 部分晶棱为直线 部分为不规则的曲线半自形晶往往是析晶较晚的晶体C 他形晶 不规则粒状 边棱为曲线他行晶是析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体 自形晶角闪石 第13页 首页 二 解理及解理夹角的测定 1 解理解理是沿着一定方向开裂成光滑平面的性质 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15页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 2 解理的完善程度分级极完全解理 细密连贯直线缝完全解理 较粗的平直缝 但不完全连贯不完全解理 断续解理缝 勉强能看清成一个方向 角闪石完全解理 黑云母极完全解理 第16页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 3 解理角的测定选择合适的解理缝 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 升降镜筒都不移动使一组解理平行目镜的十字丝的竖线 记下物台的刻度数a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 a b 第17页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 三 颜色与多色性 1 颜色矿物对白光中不同波段选择性吸收的结果光波透过薄片 总要被吸收一部分 若均匀吸收 则仅有强度减弱 薄片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18页 首页 第2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 不同振动方向光波选择性吸收都相同矿物颜色与浓度不因光波的振动方向不同而变化 非均质体颜色及浓度随方向的变化而变化随着物台的旋转 颜色及颜色的浓度有规律地周期性变化 第19页 首页 第2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颜色比Ne深 表明No吸收性强 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 第20页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 多色性 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的颜色其他切面介于二者之间测定多色性时要在定向切面上进行 电气石多色性 第21页 首页 第2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 贝克线在两个折射率不同的介质接触处的暗边缘 称为矿物轮廓轮廓线附近的一条明亮的细线 升降镜筒时发生移动 称贝克线 贝克线 第22页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 1 贝克线产生的原因引起贝克线的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 入射角小于反射角 光线在N侧加强提升镜筒 亮线向N侧移动 F2 F1 第23页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 1 贝克线产生的原因引起贝克线的两介质接触四种情况 N折射率大 n折射率小 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A F2 F1 i r 光线交汇点即亮线 第24页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 1 贝克线产生的原因引起贝克线的两介质接触四种情况 N折射率大 n折射率小 C 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 N n F2 F1 第25页 首页 第2节单偏光镜下的晶体光学性质 1 贝克线产生的原因引起贝克线的两介质接触四种情况 N折射率大 n折射率小 D 接触界面垂直切面 垂直透射光线无折射斜射光线N侧发生全反射n侧者则能透过界面在N侧加强形成亮线 F2 F1 第26页 首页 第2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看清贝克线 要缩小光圈 将界面移到视域中心 移开聚光镜 第27页 首页 第2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的粗糙呈麻点状现象 称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 N n N n N n 第28页 首页 第2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 突起由树胶与晶体的折射率差引起 折射率大表面看起来高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29页 首页 第2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代表下偏光振动方向 AA代表上偏振动方向 并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 消光 双晶 测定消光角 延性符号等 第30页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 一 正交偏光镜下的干涉原理 知识回顾 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31页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 1 正交偏光之间光的传播 1 光线的传播路径自然光 下偏光镜 晶体薄片 上偏光镜 干涉 目镜 振动方向PP 产生双折射 振动方向AA 第32页 首页 2 光程差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 R D Ng Np 决定光程差R的因素有两点 一是晶体薄片厚度 二是晶体的双折射率 第33页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 晶体两个折射率为Ng 和Np 则偏光的速度为Vg 和Vp 知道Ng Np 那么Vg 和VP 哪个大呢 显然Vp Vg 假定薄片厚度为d 假定tg 和tp 为通过厚度为d的薄片的时间 则Tg d Vg tp d Vp 显然 Tg tp 当Np 方向的光波自薄片透出时 Ng 方向光波还在薄片中 当Ng 方向光波自薄片透出瞬间 Np 方向光波已经在空气中传播了Vo tg tp 的距离 Vo为光在空气中的速度 两偏光在空气中的传播速度是相等的 因此Vo tg tp 就是速度较快的光超过速度较慢的光的距离 也就是光程差 因此R Vo tg tp Vo d Vg d Vp d Vo Vg Vo Vp 根据折射定律 折射定律是什么 当光从一种介质射到另一介质里面时 在两介质的分界面防身程度不等的折射进入第二种介质 对于某一个固定介质来说 入射角的正弦与折射角的正弦之比是个常数 与入射角度无关 Sini sinr Vi Vr N从上式可以看出介质中传播速度越大 介质的折射率越小 反之越大 即介质的折射率与传播速度成反比 即Vi Vr Ni Nr 所以Vo Vg Ng Vo Vp Np 代入公式 R Vo tg tp Vo d Vg d Vp d Vo Vg Vo Vp R d Ng Np AA PP分别代表上下偏光镜的振动方向 Ng 和Np 是晶体某一切面内的两个振动方向 由图可知 PP AA Ng Np 下偏光振动方向与光率体半径有 夹角 光首先进入下偏光镜 透过下偏光镜后的偏光 振幅为OB 光继续射至薄片上 由于晶体切片内两振动方向不与PP AA平行 因此透出薄片的偏光OB按平行四边形法则分解到晶体的两个振动面中 分到Ng 方向上的K1 其振幅为OD 分到Np 方向上的K2 其振幅为OE OD OB cosa OE OB sina 2 正交偏光下光的干涉作用 1 双折射后光的分解 第39页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 此光波进入上偏光 由于它的振动方向与晶体切面内的两振动方向不一致 每一偏光又要一分为二 OD振幅的K1分解为OF振幅的K1 和DF振幅的K1 OE振幅的K2分解为OG振幅的K2 和EG振幅的K2 K1 和K2 垂直上偏光镜振动方向 所以它们不能通过 透过上偏光镜的只有OG振幅的K2 和OF振幅的K1 由图可知 它们均在上偏光镜振动面内振动 且两者的振幅相等 OG OF OB sina cosa 但符号相反 K1 与K2 的振幅振幅相等 方向相反 2 上偏光镜内光的分解 第40页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 继承下来 两者在同一平面内振动 上偏光振动面AA 所以 K1 和K2 为相干光 即光波干涉的条件 透过上偏光镜的K1 和K2 两条偏光具有以下特点 3 两偏光的干涉效果A 干涉叠加原理干涉光的强度等于振幅A的平方I 光干涉后的强度 A 干涉光的振幅 晶体的光率体半径与上下偏光振动方向的夹角 入射光波长 R 两偏光通过薄片时形成的光程差 第42页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 参数取值不同 上式有极大或极小值 干涉光有亮度变化 4 影响干涉效果的因素 A 当 0当 0 I 0 视域黑 这现象称为消光 0 即晶体光率体半径与上下偏光振动方向一致 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43页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 当R 0R 0 I 0 消光R 0 即R 0 Ng Np 0或D 0Ng Np 0为光性均质体及光性非均质体垂直光轴切面 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D 0 无薄片 视域全黑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44页 首页 第3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 干涉色现象将石英楔由薄到厚插入 下次偏光下看到明暗带或色彩即干涉色 单色光下 随石英楔推入 现明暗相间干涉带 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 呈彩色 第45页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 干涉色形成一定的R 可相当白光中某色波长的整数倍而消光 它又可相当于某半波长的奇数倍使这色光加强综合干涉结果 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抵消后出现的颜色混合色光 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46页 首页 2 干涉色的级序A 干涉色变化正交偏光下白光照明 随石英楔的推入 R由小变大 干涉色出现有规律的变化其特点是 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47页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 B 干涉色级序干涉色有规律的变化称为干涉色的级序随R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 四级干涉色收尾 红 叫顶部色 开始 兰 叫底部色 第48页 首页 C 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 第49页 首页 D 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 第50页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 3 干涉色色谱表 第51页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 第52页 三 补色法则及补色器 1 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 位置重叠 光通过此两晶体薄片后的光程差增加或减少 设晶体薄片光率体椭圆半径为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 首页 第3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光率体同名半径重叠 光透过后总光程差R R1 R2 R R1 R R2 R增大干涉色升高当光率体异名轴重叠 R R1 R2或R R2 R1可能出现 a R R1 R R2 b R R1 RR R2 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 异名轴重叠 干涉色色序降低 第53页 首页 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54页 首页 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作为已知光率体椭圆的半径方向及光程差的晶体薄片 根据补色法则测定另一晶体的光率体椭圆半径名称常用补色器有 A 石膏板B 云母板C 石英楔 第55页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 方向平行长边光程差550毫微米 正交偏光镜下为一级紫红晶体薄片加上石膏板 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 当异名轴重叠 且薄片干涉色很低时 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56页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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57页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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58页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 四 干涉色级序测定 1 边缘测定法利用晶体碎屑边缘斜坡的干涉色环判断干涉色级序颗粒边缘斜坡厚度向中心渐增 干涉色亦渐升 难显示连续的干涉色 只能显示红色 如边缘一条红带 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59页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 2 石英楔子确定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60页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 测定薄片厚度和光程差 即能确定双折射率测出晶体颗粒最高干涉色 后查表求出双折射率数据 选择最高干涉色切面 测出干涉色的级序以干涉色色谱表查出光程差估计薄片厚度查表或代入公式计算出双折射率只有最大双折射率才有意义 测定必须在定向切面上进行 五 双折射率的测定 第61页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 1 消光类型正交偏光镜下非均质体薄片处于消光时的位置叫消光位 消光时晶体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 平行消光对称消光斜消光 六 消光类型及消光角 第62页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 六 消光类型及消光角 第63页 首页 第64页 2 消光角1 消光角及其测定方法晶体斜消光时 光率体半径与解理缝 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 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光率体椭圆半径名称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 首页 第3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消光类型及消光角与晶体的光性方位及切面方向有关 中级晶族的高次轴与Ne轴一致 多为平行消光及对称消光斜方晶系结晶轴与光率体主轴一致 平行主轴面的为平行消光及对称消光 斜交切面多见小角度斜消光单斜晶系为Y轴与三主轴之一平行 而另者斜交 其夹角为消光角 各种消光类型均有 以斜消光为主 只有平行 010 面消光角才是真正的消光角 此面上有最高干涉色 三斜晶系之结晶轴与三个半径均斜交 各切面都是斜消光 第65页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 七 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66页 首页 第3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67页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 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 矿片置视域中心 从消光位转45度插入试板 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68页 首页 第3节正交偏光镜下的晶体光学性质 第69页 八 双晶的观察 双晶是两个以上的晶体按对称关系结合起来的规则连生体双晶正交镜下为相邻单体不同时消光 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 首页 第3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70页 首页 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 一 锥光镜的装置及特点 第71页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 锥形偏光束的属性 锥光中中心一条光线垂直入射 其余各条光线都倾斜入射 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72页 首页 第4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4节锥光镜下的晶体光学性质 第73页 首页 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互相垂直的黑十字及干涉色色圈组成黑十字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多少 取决于矿物双折射率大小及薄片厚度旋转物台 干涉图不发生变化 第4节锥光镜下的晶体光学性质 第74页 首页 B 干涉图成因中央一条光线垂直入射薄片 平行光轴 光率体为圆其余各条光线沿不同方向倾斜入射 斜交光轴 而且愈向外斜交角度愈大 光率体均为椭圆切面 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4节锥光镜下的晶体光学性质 第75页 首页 右图为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 消光影成十字形 第4节锥光镜下的晶体光学性质 黑十字分割四个象限 椭圆半径与上下偏光方向斜交而呈现干涉色 干涉图半径方向始终为Ne 边缘双折射率比中心大 光线透过薄片的厚度也大 光程差增加 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76页 首页 第77页 平行上下偏光镜的振动方向入射光 消光 干涉图成十字形 中央一条光线垂直入射薄片 平行光轴 光率体为圆 其余各方向倾斜入射光 斜交光轴 而且愈向外斜交角度愈大 光率体均为椭圆切面 椭圆的长短半径方向和长短各不相同 Ne No Ne No 首页 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 第4节锥光镜下的晶体光学性质 C 光性正负的测定 加石膏板 石英垂直光轴干涉图 1 3象限由灰到兰 2 4象限由灰到黄 黑十字变一级紫红 补色器光率体方向 第78页 首页 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干涉色升高两象限 色圈内移一格干涉色降低的象限 色圈外移一格若色圈太密 云母板色圈移动看不清 可改用石英楔 随石英楔插入干涉色升高的象限内 色圈连续内移干涉色降低的两象限内 干涉色圈连续外移 第4节锥光镜下的晶体光学性质 干涉色圈密时为什么要用云母板或石英楔 第79页 首页 加石英楔 加石膏板 石英垂直光轴干涉图 加云母板 内移一个色序 外移一个色序 色圈连续外移 色圈连续内移 方解石垂直光轴干涉图 三个干涉图各是什么光性 1 3象限由灰到兰 黑十字变一级紫红 2 4象限由灰到黄 补色器光率体方向 第80页 首页 形象特点黑十字交点不在视域中心 不完整黑十字及干涉色环图薄片法线与光轴夹角小时 黑十字交点在视域内 转物台 光轴出露点绕作视域中心转动 黑臂平行移动薄片法线与光轴夹角较大时 只现一条黑臂 旋物台 黑臂水平或垂直移动 交替出现于视域内 第4节锥光镜下的晶体光学性质 2 斜交光轴干涉图 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81页 首页 干涉图中光轴出露点在视域内 光性测定方法与垂直光轴切面一样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 确定光轴出露点的位置 可根据以下特征 黑臂的细端近光轴粗端远离光轴 等色环凹向光轴 转动物台 根据黑臂的移动情况判断 第4节锥光镜下的晶体光学性质 C 光性的测定 第82页 首页 顺时钟转动物台 观察黑臂的移动情况 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 第4节锥光镜下的晶体光学性质 转动物台 根据黑臂移动判断视域象限的方法 第83页 首页 干涉图形象 粗黑十字是瞬变干涉图 或称为闪图 特点 少许转物台 黑十字分裂沿光轴方向迅速退出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光程差较大 则在出现对称的双曲线形干涉色带 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4节锥光镜下的晶体光学性质 3 平行光轴干涉图 第84页 首页 平行光轴干涉图成因光轴与偏光平行 处于或近于消光位 成模糊黑十字稍转物台 半径与偏光方向斜交 黑十字迅速分裂 退出视域 出现干涉色 第4节锥光镜下的晶体光学性质 光轴与偏光振动方向成45度时 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 干涉色降低垂直光轴方向 中心向外 光率体椭圆半径相等 但随薄片增厚 光程差增加 干涉色升高 第85页 首页 第86页 平行光轴干涉图上光率体半径的变化光轴方向 光线垂直NO 斜交Ne入射中心 NeNo面向外各点 垂直光轴半径不变 平行光轴半径越来越短垂直光轴方向 中心向外 光率体椭圆半径相等 首页 C 平行光轴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4节锥光镜下的晶体光学性质 第87页 首页 三 二轴晶干涉图 第4节锥光镜下的晶体光学性质 1 垂直光轴锐角平分线 Bxa 切面的干涉图 1 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88页 首页 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4节锥光镜下的晶体光学性质 第89页 首页 垂直光轴锐角平分线 Bxa 切面的干涉图 光程差大 垂直光轴锐角平分线 Bxa 切面的干涉图 光程差小 第4节锥光镜下的晶体光学性质 第90页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 Bxa OA OA 设右图为正光性 垂直Bxa切面 光率体半径Np Nm光轴出露点 光率体半径Nm 消光光轴向外 光率体半径Ng Nm 厚度与双折射率俱增 光程差剧增光轴向内 光率体半径Np Nm 双折射率增 但厚度减 光程差缓增 2 干涉图成因 第91页 首页 二轴晶干涉图上任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条角平分线方向0 位 AA PP方向 光率体半径与之平行或接近平行 Nm方向 光率体半径的分布与AA PP接近平行范围较宽 而显得黑臂较粗旋转物台 中心部分的光率体首先改变方向 与AA PP斜交而变亮 黑十字从中间分裂45 位 弯曲黑臂所在范围的光率体与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4节锥光镜下的晶体光学性质 3 干涉图上光率体半径的方向成因 拜 弗定律 第92页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 干涉图上光率体主轴的方向 干涉图上光率体半径的方向 由拜 弗定律所示干涉图上光率体半径的方向 第93页 首页 测定光性 即确定Bxa是Ng还是Np测定光性 在45 位干涉图上进行 二光轴之间叫锐角区 二光轴之外叫钝角区无论钝角区还是锐角区 垂直光轴面迹线的方向总是Nm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 正光性若加入补色器后锐角区干涉色降低 负光性干涉色圈密 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4节锥光镜下的晶体光学性质 4 光性测定 第94页 首页 第95页 干涉图锐角区为一级灰白 用石膏板补色器干涉图锐角区有干涉色带 用云母板补色器若干涉色带过多过密 加入石英楔 干涉色升高为色圈内移 降低为色圈外移 第4节锥光镜下的晶体光学性质 补色器的选用 首页 2 垂直一个光轴的切面的干涉图相当于垂直Bxa干涉图的一半 光轴出露点位于视域中心光轴与上下偏光之一平行时 出现一条黑臂及干涉色转物台 黑臂弯曲 45 位 黑臂曲率最大点为光轴出露点 位于视域中心 凸向Bxa 再转45 变为一竖向成因与垂直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4节锥光镜下的晶体光学性质 第96页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 在光轴面方向与上 下偏光方向成45 时 黑带的弯曲程度与光轴角大小成反比 光轴角越大 黑带越直2V 0 时 黑带成直角 2V 90 时 黑带成一直带 利用垂直光轴的干涉图估计光轴角的大小 2V介于0 90 之间 黑带弯曲度介于90 到直带对2V粗略估计 此法简便 但不很精确假定折射率平均为1 60 第97页 首页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 利用垂直光轴的干涉图估计光轴角的近似值 显微镜下测的光轴角 称为视光轴角 往往比2V大 符号2E求得2E后可算出2V值 根据折射定律可得到以下的关系 光轴出露点距离2D可用显微尺量出 2D与2E间的关系式如下D KsinE式中 K为常数 其大小取决于显微镜的透镜系数 第98页 斜交切面是极常见的情况 其干涉图与前两者类似 仅视域中心有偏移 1 半斜交 垂直光轴面 切面 当光轴迹线与AA或PP平行 黑臂直 过视域中心 45 位 顶点偏离视域中心 若入射光与光轴夹角不大时 弯曲黑臂顶点仍在视域内 第4节锥光镜下的晶体光学性质 3 斜交光轴切面的干涉图 第99页 首页 2 与光轴面及光轴斜交的切面 光轴面迹线与AA或PP平行 黑臂直 顶点不在视域中心45 位 若光轴倾角不大 弯曲黑臂顶点仍在视域内 第4节锥光镜下的晶体光学性质 3 斜交光轴切面的干涉图 第100页 首页 光轴面与AA或PP平行 干涉图为模糊粗黑十字 四象限一级灰干涉色 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 若2V很大 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 第4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 第101页 首页 转动物台 根据黑臂退出视域的规律判断出光轴方向45 位 视域最亮视域中心为Bxo 垂直光轴面迹线为Nm 与光轴面一致的是Bxa的投影方向 第4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 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102页 首页 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Bxa方向退出视域 45 位 视域最亮 若Ng Np很大 可出现干涉色 正光性时 在Bxo方向干涉色高 Bxa方向干涉色低这种干涉图只能确定切片方向 一般不用于测光性 第4节锥光镜下的晶体光学性质 5 平行光轴切面干涉图 第103页 首页 首页 第4节锥光镜下的晶体光学性质 四 光率体色散 白光照明下 晶体光率体的大小 形状随光波不同而变化的现象 称为光率体色散 等轴晶系 各单色光所构成的光率体形状 光性方位均无变化 仅光率体半径大小不同 一轴晶 各单色光所构成的光率体都以Z轴旋转的旋转椭球 光性方位是一致的 但Ne和No大小各不同 光率体大小和形状发生变化 二轴晶 各色光的主折射率不同 且Ng Nm Np的变化大小不等 光率体大小 形状均发生变化 而引起了光轴位置 光轴角大小的变化 第104页 均质体 各个方向切面全消光 非均质体 仅垂直光轴切面全消光 均质体 观察晶形 解理 突起等级 颜色 等 非均质体 观察晶形 解理 突起等级 闪突起 颜色 多色性 测定解理夹角等 第5节透明矿物的系统鉴定 区分均质体和非均质体 一 透明矿物的系统鉴定的内容 单偏光 正交偏光 第105页 首页 在正交偏光下观察消光类型 双晶 延性符号等选择垂直光轴切面 锥光下确定轴性测定光性符号选择平行光轴或平行光轴面的切面 正交偏光下测定最高干涉色级序 最大双折率和消光角的大小 有色矿物 观察No Ne或Ng Np等颜色 写出多色性和吸收性公式系统测定光学性质后 查阅有关资料 定出矿物名称 第5节透明矿物的系统鉴定 非均质体透明矿物的系统鉴定的内容 第106页 首页 垂直光轴切面特征 有色矿物不显多色性 全消光 锥光下显一轴晶或二轴晶垂直光轴切面干涉图 平行光轴或平行光轴面切面特征 多色性 最明显 干涉级序最高 锥光下显平行光轴或光轴面切面干涉图 特殊切面特征 第5节透明矿物的系统鉴定 第107页 首页 油浸法测折射率值 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N值 通过浸油更换 直至浸油的折射率值与矿物相等一 浸油的制备方法1 浸油的基本要求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 间隔为0 003 100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6节油浸法测折射率值 第108页 首页 配制低折射率油主要用液体混合配制高折射率油主要用固体溶于液体或固体混融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6节油浸法测折射率值 1 浸油的基本要求 第109页 首页 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6节油浸法测折射率值 2 浸油配制的计算与配制方法 第110页 首页 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