晶体光学-第三章 单偏光(新)

1,第 三 章单 偏 光 镜 下晶体的光学性质,2,本 章 内 容：,一、单偏光镜的装置及光学特点 二、矿物的形态三、矿物的解理和解理夹角的测定四、矿物的边缘和贝克线五、矿物的糙面、突起和闪突起六、薄片中矿物的颜色、多色性与吸收性,3,3-1 单偏光镜的装置 及光学特点,一、装置：在观察矿物薄片时，只使用下偏光镜，并使下偏光镜的振动方向PP（polarizer）平行于目镜十字丝横丝方向。,4,二、光学特点：,1.当物台上无矿片时，自然光通过下偏光镜，变为振动方向平行PP方向的偏光后，直接透出目镜，视域明亮。,5,2.在单偏光镜下放入均质体或非均质体垂直光轴的切片：沿PP方向振动的偏光射入（透过）矿片，不改变光波的振动方向和振动特点，折射率值只有一个。旋转物台360不变。,P,P,6,当矿片光率体椭圆半径与PP斜交时：,3.在单偏光镜下放入非均质体其它方向切片：,光波射入矿片，发生双折射，分解为振动方向分别平行于光率体椭圆长短半径的两种偏光，两偏光的强度（振幅）和光率体椭圆半径与PP斜交的角度（）有关。,7,设透过下偏光镜沿PP方向振动的偏光振幅为A0，矿片光率体椭圆半径之一与PP方向的夹角为。则分解的两束偏光A1、A2的振幅分别为：,A1 A0 sin A2 A0con,可以看出， A1、A2的强度随的变化而变化，也就是说矿片的光学性质是随着物台的转动而变化的，当=0（90 ）时， A1（A2）为0， A2 （A1）达到最大值，也就是说此时的光学性质是振动方向平行A2（A1）方向的偏光表现出来的。,A0,A1,A2,N1,N2,8,在单偏光镜下放入非均质体除OA以外的切片：当光率体椭圆长半径与下偏光振动方向PP平行时，只有慢光通过晶体，在视域中观察到的就是慢光所表现出来的光学现象。当光率体椭圆短半径与下偏光振动方向PP平行时，只有快光通过晶体，在视域中观察到的就是快光所表现出来的光学现象。当光率体椭圆长短半径与下偏光振动方向PP斜交时，两偏光同时通过晶体，在视域中观察到的就是两者混合所表现出来的光学现象。两者的强度与斜交的角度有关。,9,三、单偏光镜下观察的现象,1.矿物的外部形态：如形状、解理等；2.与矿物吸收性有关的性质：如颜色、多色性、吸收性等；3.与矿物折射率大小有关的性质：如边缘、贝克线、糙面、突起等。,10,3-2 矿物的形态,一、矿物的形态特征每种矿物都有自己的结晶习性，构成一定的外表形态；矿物的形成条件不同，晶体的形态、大小、晶体发育的完整程度不同。矿物的形态是矿物的鉴定特征之一，也是了解矿物形成条件的标志。,11,常见矿物单体形态：,针 状,板 状,粒 状,柱 状,12,常见矿物集合体体形态：,13,按照矿物晶形发育的完整程度划分：,14,二、切片方向对矿物形态的影响：矿物在薄片中的形态除了与矿物的结晶习性和形成条件有关外，还与矿物的切片方向有关，同一晶体不同方向的切面，其外形轮廓可以截然不同。必须全面观察晶体各个切面的特征，结合晶面夹角、解理等性质，综合判断矿物的形态。,15,方向的关系矿片形态与切片,必须全面观察晶体各个切面的特征，结合晶面夹角、解理等性质，综合判断矿物的形态。,16,3-3 矿物的解理,一、解理的特点 在薄片中看到的矿物解理是解理面与薄片平面的交线，表现为沿一定方向，以一定间距平行分布的直线（缝），故称为解理缝或解理纹。 不同的矿物其解理方向、组数、夹角和完善程度（解理等级）各不相同，因此解理也是鉴定矿物的依据之一。 解理的方向与矿物的晶面、结晶轴有一定的关系，因此，解理可帮助我们确定矿物的光性方位，测定矿物的某些光学常数。,自形晶,17,二、解理的等级及特征：,18,极完全解理,完全解理,19,三、 解理的可见性,薄片中矿物的可见性受两个因素的影响：1）切片方向的影响：,当解理面与薄片平面法线之间的夹角达到一定角度时，解理缝消失。这一角度称之为解理缝可见临界角。,当解理面垂直于薄片平面时，解理缝最细，最清晰，升降镜筒解理缝不左右移动。,当解理面与薄片平面斜交时，随解理缝与薄片平面法线的夹角增大，解理缝变宽，变模糊，升降镜筒解理缝左右移动。,20,举例：切面方向对角闪石解理可见度的影响,Z轴切面,(010)切面,(100)切面,21,2）矿物折射率与树胶折射率的差值矿物解理可见临界角的大小，与矿物折射率的大小有关，或者说与矿物折射率与树胶折射率之间的差值成正比。N=1.70左右 临界角约30；如辉石类；N=1.65左右 临界角约25；如角闪石类 N=1.601.55 临界角约2015；如云母类和长石类。原因：矿物折射率与树胶折射率之间的差值越大，解理缝越粗、越黑，因此解理可见临界角越大。,22,因此：不同的矿物解理缝的粗细、清晰度、可见度不同，如长石与辉石。同一矿物，切面方向不同，解理缝粗细、清晰度、可见度也不相同。所以，在镜下观察矿物时不能仅仅根据少数切面判断矿物有无解理，也不能仅仅根据看到解理机会的多少确定两种矿物解理的发育程度，对于解理等级的确定也应以垂直解理面切面上的解理纹为依据。,23,四、解理夹角的测定,当矿物具有两组解理时，需要测定解理夹角。 测定解理夹角必须选择同时垂直两组解理的切面。 这种切面的特征是：两组解理缝最细、最清楚，微微升降镜筒（升降物台）时，解理缝不来回晃动。,24,3-4 矿物的边缘和贝克线,1.边缘与贝克线的概念 边 缘薄片中矿物周边黑暗的现象； 贝克线矿物边缘附近较明亮的细线。 2.边缘与贝克线成因： 由于相邻物质折射率不等，光波在其接触面发生折射、反射而引起。,25,26,N n,27,可以看出：相邻的两个矿物，无论接触关系如何，光线通过时总是使接触面的一侧光线相对减弱，形成较暗的边缘，边缘的粗细和黑暗的程度取决于相邻两物质折射率的差值，差值越大，边缘越粗越暗。接触面的另一侧，光线相对增多，形成较明亮的贝克线。贝克线总是位于折射率大的矿物一侧。,28,N n,F1,F2,29,3.贝克线移动规律：下降物台，贝克线向折射率大的矿物移动;升高物台，贝克线向折射率小的矿物移动。,升高物台,下降物台,30,3-5 糙面、突起和闪突起,一、糙 面 矿片表面看起来显得粗糙不平的现象，称为糙面。,成因：矿片表面凹凸不平，矿片与树胶折射率不等，入射光在两物质界面上发生折射（甚至全反射），使矿片表面光线聚散不一，聚光之处，亮度较大，散光之处，亮度较小，从而使矿片明暗不匀，显得粗糙不平。,31,影响糙面明显程度的因素：矿片与树胶折射率间的差值大小，差值越大，糙面越明显。,32,影响糙面明显程度的因素：矿片与树胶折射率间的差值大小，差值越大，糙面越明显；矿片表面的磨光程度，磨光度越低，糙面越明显。此外，视域的明亮程度、矿物有无颜色及颜色的深浅对糙面也有影响。在对糙面特征进行描述时，一般使用“糙面很明显、糙面明显和糙面不明显”或“表面很粗糙、表面粗糙和表面光滑”词语。,33,二、突起 薄片中不同矿物显得的高低不同现象。,34,为什么基本上处在同一平面上的各种矿物会看起来高低不平呢？这是因为有些矿物的折射率与树胶的折射率相差较大，具有较粗较黑的边缘和明显的糙面，这些矿物看起来就显得高一些，凸出于薄片平面之上；相反，有些矿物的折射率与树胶的折射率相差较小，则边缘较细、糙面不明显，这些矿物就显得低平。矿物的突起高低实质上反映了矿物与树胶之间折射率差值的大小。,35,突起不仅有高低之分，还有正负之分。我们把折射率值大于树胶的矿物的突起称为正突起，把折射率值小于树胶的矿物的突起称为负突起。 突起的高低，根据边缘的粗细和糙面的明显程度加以确定，突起的正负，则需比较矿物与树胶折射率值的大小。,根据矿物的突起等级，可以估计矿物折射率值的大致范围。,36,突起等级及特征,37,三、闪突起,单偏光镜下，转动物台，非均质体矿物的边缘、糙面及突起高低发生明显改变的现象称为闪突起。矿物的突起高低取决于矿物折射率与加拿大树胶折射率的差值大小。非均质体非垂直光轴的切面为椭圆切面，有大小不同的两个主折射率值，因此，转动物台时，两主折射率值与加拿大树胶的折射率值的差值不断变化（矿物折射率值的大小随光波在晶体中的振动方向变化，而加拿大树胶是均质体不随光波振动方向变化），从而表现为矿物的突起高低发生变化，呈现出闪突起现象。,38,当矿物光率体椭圆短半径平行PP时，矿物与树胶折射率的差值小，矿物的突起就低； 当矿物光率体椭圆长半径平行PP时，矿物与树胶折射率的差值大，矿物的突起就高。当矿物光率体椭圆长短半径位于前两者之间时平行PP时，矿物的突起介于前两者之间转动物台360，矿物突起的高低就会不断变化。,39,但是大多数矿物不具闪突起。原因是： 1）有些矿物双折率不大； 2）有些矿物的双折率虽较大，但两个主折射率值与树胶折射率值的差值相差不大。 只有矿物的双折率较大，且一个折射率值与树胶相近，呈低（正或负）突起，另一个折射率值与树胶相差较大，呈较高（正或负）突起时，才会具有明显的闪突起。,40,方解石 Ne=1.486，No=1.658； 白云母 Ng=1.5841.624 Nm=1.5821.619 Np=1.5521.570 。 具有闪突起的矿物，不同切面闪突起的明显程度也不同： 平行光轴或平行光轴面的切面闪突起最明显； 垂直光轴的切面不具闪突起； 其他方向的切面，闪突起的明显程度介于以上两者之间。,41,3-6 薄片中矿物的颜色、多色性与吸收性,颜色、多色性和吸收性都是与矿物对光波吸收性有关的光学性质。 矿物在薄片中的颜色与手标本上的颜色不同。包括颜色的有无、色调、深浅以及晶体不同方向的颜色。,42,一、矿片的颜色,矿片的颜色是矿片对可见光选择性吸收的结果。当矿物受白光照射时，不管矿片如何透明，总要吸收一部分光。矿物对白光中所有光波均匀吸收，且吸收较弱时，矿片不显颜色，称为无色；吸收稍强时，矿片显灰色。矿物选择吸收某些波长的色光后，呈现出的颜色，遵从光的混合互补原理。,43,矿物吸收光的颜色和被观察的颜色,44,矿片颜色的深浅，取决于矿片对光波吸收的总强度。矿片对光波吸收的总强度取决于矿物的性质（成分、结构）、所含的色素离子和矿片厚度。非均质体矿物的光学性质随方向而异，对光波的选择性吸收及吸收总强度随光波在晶体中的振动方向而变化。因此，非均质体不同方向上的颜色及深浅有时不同。,45,二、多色性与吸收性,矿物的颜色随光波在晶体中的振动方向不同（转动物台） ，发生变化的现象称为多色性。矿物颜色的深浅随光波在晶体中的振动方向不同（转动物台） ，发生变化的现象称为吸收性。一轴晶矿物有两种主要颜色，分别与No、Ne方向相当。下面以电气石为例说明：,46,电气石，一轴晶，负光性。Ne平行于下偏光振动方向PP时，呈浅紫色；No平行于下偏光振动方向PP时，呈深蓝色；Ne、No与下偏光振动方向斜交时呈蓝紫色。多色性公式：Ne=浅紫色，No=深蓝色。吸收性公式：NoNe，也称为反吸收。,47,钠 闪 石多色性公式：Ng=淡黄绿Nm=蓝Np =深蓝吸收性公式：NgNmNp反吸收,普通角闪石多色性公式：Ng=深绿Nm=绿Np=浅黄绿吸收性公式：NgNmNp 正吸收,二轴晶矿物有三个颜色，分别与光率体主轴Ng、Nm、Np对应。如：,黑 云 母多色性公式：Ng=深褐Nm=深褐Np=单黄褐吸收性公式：Ng=NmNp正吸收,48,特别指出： 不同的矿物，多色性明显程度不同。同一矿物的不同切片方向，多色性明显程度不同。 一轴晶平行光轴的切面，二轴晶平行光轴面的切面多色性最明显；