光率体与光性方位实用教案

1、光率体的制作光率体的制作(zhzu)第1页/共53页第一页，共54页。光率体同一(tngy)方向折射率一样，不同方向切面折射率不同第2页/共53页第二页，共54页。位为依据的，掌握了光率体的特征，才能真正学位为依据的，掌握了光率体的特征，才能真正学会利用偏光显微镜鉴定透明矿物的方法。会利用偏光显微镜鉴定透明矿物的方法。第3页/共53页第三页，共54页。需要强调：切面均指过光率体中心的需要强调：切面均指过光率体中心的切面切面第4页/共53页第四页，共54页。1. 1.一轴晶矿物定义：光波在中级一轴晶矿物定义：光波在中级(zhngj)(zhngj)晶族矿晶族矿物晶体中传播时，只有一个沿物晶体中传播

2、时，只有一个沿c c轴入射的特殊方向轴入射的特殊方向不会发生双折射，这个方向称为光轴，这样的晶不会发生双折射，这个方向称为光轴，这样的晶体称为一轴晶。体称为一轴晶。 三方晶系白云石三方晶系白云石, , 方解石方解石, , 石英石英一轴晶矿物一轴晶矿物( (中级中级(zhngj)(zhngj)晶族晶族) ) 四方晶系金四方晶系金红石红石(TiO2), (TiO2), 锆石锆石(ZrSiO4)(ZrSiO4) 六方晶系绿柱石，磷灰石六方晶系绿柱石，磷灰石, , 石英石英a=bca=bc， =90=90( (四方晶系四方晶系) )= 90= 90, =120, =120( (三方、三方、 六方）六方

3、）有一个光轴有一个光轴, , 光轴光轴=C=C轴轴 第5页/共53页第五页，共54页。第6页/共53页第六页，共54页。A. 2A. 2个主轴个主轴NeNe和和NoNo，NeNeNoNo，代表一轴晶两个主要光学方向，又称光学主，代表一轴晶两个主要光学方向，又称光学主轴，即轴，即NeNe轴和轴和NoNo轴；轴的长短就是轴；轴的长短就是(jish)N(jish)N的大小的大小 B. 2B. 2个主折射率个主折射率 常光的为常光的为NoNo，No No C C非常光的为非常光的为NeNe，NeNeC CNeNe与与NoNo在不同的一轴晶中，其大小是不一样的。在不同的一轴晶中，其大小是不一样的。两种情

4、况：两种情况： NeNo ( NeNo (一轴正晶一轴正晶) ) NeNo ( NeNo (一轴负晶一轴负晶) )第7页/共53页第七页，共54页。(3)(3)光性符光性符号号(fho)(fho)一轴正晶，标记为：一（）一轴正晶，标记为：一（）NeNeNoNo， 如如 石英石英定义：旋转轴为长轴定义：旋转轴为长轴NeNe，呈，呈沿沿C C轴拉长的光率体。光波轴拉长的光率体。光波平行于平行于C C轴振动轴振动(zhndng)(zhndng)时的折射率总是大于垂直于时的折射率总是大于垂直于C C轴振动轴振动(zhndng)(zhndng)的折射的折射率，即率，即NeNeNoNo，这种光率体，这种光

5、率体称为一轴晶正光性光率体，称为一轴晶正光性光率体，相应的矿物称为一轴晶正光相应的矿物称为一轴晶正光性矿物，或一轴正晶。性矿物，或一轴正晶。一轴负晶，标记为：一（）NeNo， 如 方解石定义：旋转轴为短轴Ne，呈沿C轴压扁的光率体。光波平行于C轴振动时的折射率总是(zn sh)小于垂直于C轴振动的折射率，即NeNo，这种光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称为一轴晶负光性矿物，或一轴负晶。第8页/共53页第八页，共54页。第9页/共53页第九页，共54页。a. 光轴的切面(qimin) 光率体切面为圆，其半径等于No， 光波垂直这种切面入射(平行(pngxng)光轴入射)时，不发生双折射，

6、不改变光波的振动方向,其折射率等于No， 双折率N= 0 一轴晶只有一个这样的圆切面。第10页/共53页第十页，共54页。b. 平行(pngxng)光轴的切面 光率体切面形状为椭圆光波垂直此切面入射，发生双折射,分解成两种偏光，其振动(zhndng)方向必然平行椭圆切面的长短半径，相应地折射率为两个主折射率Ne和No，双折率 N=|Ne-No|，是一轴晶矿物的最大双折率。如石英Ne=1.553, No=1.544, 最大双折率N= 1.553-1.544=0.009。第11页/共53页第十一页，共54页。c. 斜交(xi jio)光轴的切面 切面为椭圆形光波垂直于此切面入射, 即斜交光轴入射，

7、会发生双折射分解成两种偏光，其振动方向分别平行(pngxng)椭圆切面的长短半径，相应的折射率分别为No和Ne，且总有一个为No双折率 ， N=|NeNo| |Ne-No|正晶时，短半径为No；负晶时，长半径为No第12页/共53页第十二页，共54页。 第13页/共53页第十三页，共54页。 第14页/共53页第十四页，共54页。一轴晶三种(sn zhn)切面全图无论何种切面, 总有一个(y )是No, 原因是切面均过中心. 因此一轴晶No非常重要.第15页/共53页第十五页，共54页。四、二轴晶光率体四、二轴晶光率体 二轴晶矿物二轴晶矿物: :A. A. 包括低级晶包括低级晶族族( (斜方、

8、单斜、斜方、单斜、三斜晶系三斜晶系) )的矿的矿物。物。B.B.均具有两个均具有两个(lin )(lin )光光轴，故称二轴轴，故称二轴晶。晶。C.C.晶胞参数晶胞参数三个结晶轴各不三个结晶轴各不相等相等(abc(abc， ac)ac)，表示它，表示它们三度空间方们三度空间方向的不均一性。向的不均一性。 第16页/共53页第十六页，共54页。为三轴不等椭球体为三轴不等椭球体类似类似(li s)(li s)橄榄球橄榄球 第17页/共53页第十七页，共54页。(1) (1) 三个主轴三个主轴三个相互三个相互的光率体的光率体轴轴, ,代表代表3 3个主要光学方向，个主要光学方向，称为称为(chn w

9、i)(chn wi)光学主轴，简称主轴，光学主轴，简称主轴，即即NgNg轴、轴、NmNm轴、轴、NpNp轴，轴，3 3个主轴个主轴33个主折射个主折射率关系：率关系：NgNgNmNmNpNp。 第18页/共53页第十八页，共54页。(2)(2)三个主轴面三个主轴面( (主切面主切面) )包含任意包含任意2 2个主轴的切面称主轴面或主切面个主轴的切面称主轴面或主切面二轴晶光率体有二轴晶光率体有3 3个互相个互相(h xing)(h xing)垂直垂直的主轴面，的主轴面， Ng NgNpNp主轴面，主轴面，它是包含两个光轴的切面，又称光轴面，它是包含两个光轴的切面，又称光轴面，以以ApAp表示；表

10、示； Nm NmNpNp主轴面；主轴面； Ng NgNmNm主轴面。主轴面。第19页/共53页第十九页，共54页。(3) (3) 二个光轴二个光轴(OA)(OA)及两个圆切面及两个圆切面通过通过NmNm轴在光率体的一侧轴在光率体的一侧(Ng(Ng轴与轴与NpNp轴之间轴之间) )可以连续作一系列椭圆可以连续作一系列椭圆(tuyun)(tuyun)切面，切面，这些切面半径之一始终是这些切面半径之一始终是NmNm轴，另一半径则递变于轴，另一半径则递变于NgNg和和NpNp之间，在它们中间总可之间，在它们中间总可以找到一个半径以找到一个半径NmNm的圆切面，另一侧还有一个圆切面，共计的圆切面，另一侧

11、还有一个圆切面，共计2 2个圆切面。个圆切面。光波垂直这光波垂直这2 2个圆切面入射，无双折射，这个圆切面入射，无双折射，这2 2个方向就是光轴，即个方向就是光轴，即2 2个个OAOA圆切面(qimin)第20页/共53页第二十页，共54页。(4)(4)光学法线：通过光率体中心而光学法线：通过光率体中心而垂直垂直(chuzh)(chuzh)光轴面的方向光轴面的方向称光学法线，光学法线与主轴称光学法线，光学法线与主轴NmNm轴一致。轴一致。光轴面光轴面=NgNp=NgNp面面 第21页/共53页第二十一页，共54页。(5)(5)光轴角：两个光轴之间所光轴角：两个光轴之间所夹的锐角夹的锐角(ruj

12、io)(rujio)称光轴称光轴角，以符号角，以符号“2V”“2V”表示，表示，2V2V的平分线称锐角的平分线称锐角(rujio)(rujio)等分线，以等分线，以BxaBxa表示；表示；两个光轴之间的钝角平分线两个光轴之间的钝角平分线称钝角等分线，以称钝角等分线，以BxoBxo表示。表示。BxaBxa与与BxoBxo均包含在均包含在NgNpNgNp主主轴面中。轴面中。 第22页/共53页第二十二页，共54页。(1)(1)根据锐角等分线根据锐角等分线BxaBxa是是NgNg还是还是NpNp决定二轴晶光性符号正负：决定二轴晶光性符号正负：当当Bxa=NgBxa=Ng时，为正光性时，为正光性(+)

13、 (+) ；当当Bxa=NpBxa=Np时，为负光性时，为负光性(-) (-) 。(2)(2)根据根据NgNg、NmNm、NpNp的相对的相对(xingdu)(xingdu)大小，判断二轴晶光性符号正、大小，判断二轴晶光性符号正、负负当当Ng-NmNg-NmNm-NpNm-Np时，为正光性时，为正光性(+)(+)当当Ng-NmNg-NmNm-NpNm-Np时，为负光性时，为负光性(-)(-)(3)(3)根据光轴角的大小，可按下列简化公式求得：根据光轴角的大小，可按下列简化公式求得：当当tgV=tgV=（Nm-NpNm-NpNg-NmNg-Nm）时，为正光性）时，为正光性(+)(+)当当tgV=

14、 tgV= （ Ng-Nm Ng-NmNm-NpNm-Np）时，为负光性）时，为负光性(-)(-)如果2V=90, 则没有锐角等分线和钝角等分线之分，没有光性正负区别意义: 不同二轴晶矿物的2V角是重要(zhngyo)的鉴定参数, 可以根据Ng-Nm-Np计算2V第23页/共53页第二十三页，共54页。第24页/共53页第二十四页，共54页。第25页/共53页第二十五页，共54页。, , 2V86.62V86.6第26页/共53页第二十六页，共54页。第27页/共53页第二十七页，共54页。A. OAA. OA为圆切面，只有一个半径为圆切面，只有一个半径(bnjng)Nm(bnjng)NmB.

15、 B. 垂直此切面入射的光不发生双折射，不改变光波振动方向垂直此切面入射的光不发生双折射，不改变光波振动方向C. C. 圆切面内任何振动方向上的折射率均等于圆切面内任何振动方向上的折射率均等于NmNm，双折率为零。，双折率为零。 第28页/共53页第二十八页，共54页。A.A.即垂直即垂直NmNm主轴的切主轴的切面：为椭圆面：为椭圆(tuyun)(tuyun)，即，即NgNpNgNp主轴面，主轴面，B.B.其长半径为其长半径为NgNg，短，短半径为半径为NpNp，C.C.光沿主轴光沿主轴NmNm入射，入射，产生双折射，分解为产生双折射，分解为两束偏光两束偏光D.D.双折率等于双折率等于Ng-N

16、pNg-Np，为最大双折率。为最大双折率。第29页/共53页第二十九页，共54页。椭圆切面椭圆切面(qimin)(qimin)二轴二轴(+)(+)NmNpNmNp主轴面主轴面, , 光波垂直此切面光波垂直此切面(qimin)(qimin)入射时入射时( (即沿即沿BxaBxa方向入射方向入射) )，发生双折射，发生双折射，分解形成两种偏光分解形成两种偏光必定分别平行椭圆必定分别平行椭圆切面切面(qimin)(qimin)长短半径长短半径NmNm和和NpNp，N=Nm-NpN=Nm-Np二轴二轴(-)(-)NgNmNgNm主轴面主轴面, , 光波垂直此切面光波垂直此切面(qimin)(qimin

17、)入射时入射时( (即沿即沿BxaBxa方向入射方向入射) )，发生双折射，发生双折射，分解形成两种偏光分解形成两种偏光必定分别平行椭圆必定分别平行椭圆切面切面(qimin)(qimin)长短半径长短半径NgNg和和NmNm，N=Ng-NmN=Ng-NmNN值介于值介于0 0最大之间最大之间第30页/共53页第三十页，共54页。椭圆切面二轴(+)NgNm主轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxo方向入射)，发生双折射，分解形成2种偏光必定分别(fnbi)平行椭圆切面长短半径Ng和Nm，N=Ng-Nm二轴(-)NmNp主轴面, 光波垂直此切面入射时(即沿Bxo方向入射)，发生双折射，分解形成2种

18、偏光必定分别(fnbi)平行椭圆切面长短半径Ng和Nm，N=Nm-NpN值介于0最大之间第31页/共53页第三十一页，共54页。 (b) 以上(yshng)/AP、 Bxa、 Bxo的3种切面都是二轴晶光率体的主轴面，属于垂直一个光率体主轴的切面。无论(+)(-)， Bxa切面(qimin)的双折率总是小于 Bxo切面(qimin)的双折率(a)第32页/共53页第三十二页，共54页。不垂直不垂直(chuzh)(chuzh)光轴，光轴，也不垂直也不垂直(chuzh)(chuzh)主轴主轴的切面属于斜交切面，这种的切面属于斜交切面，这种切面有无数个，它们都是椭切面有无数个，它们都是椭圆切面，但非

19、主轴面。圆切面，但非主轴面。 第33页/共53页第三十三页，共54页。 即垂直NgNp面，或NgNm面或NmNp面的斜交切面，称半任意切面。这类切面的椭圆长短半径中，总有一个半径是主轴(Ng轴或Nm轴或Np轴)，另一个半径是Ng或Np， 在半任意切面中，比较重要的是垂直NgNp面(光轴面)的斜交切面。这种切面的椭圆长短径半中，必有一个半径是Nm轴，另一个半径是Ng或Np。这种切面在某些情况下，可以(ky)代替垂直光轴的切面。垂直光轴的圆切面，实际上是这类切面的特殊类型。 第34页/共53页第三十四页，共54页。小变化于零与最大双折率之小变化于零与最大双折率之间。间。第35页/共53页第三十五页

20、，共54页。第36页/共53页第三十六页，共54页。一、概念一、概念光性方位：光率体主轴光性方位：光率体主轴(zhzhu)(zhzhu)与晶与晶体结晶轴之间的关系就是光性方位，体结晶轴之间的关系就是光性方位，表示光率体的主轴表示光率体的主轴(zhzhu)Ne(zhzhu)Ne、NoNo或者或者NgNg、NmNm、NpNp与晶体的结晶与晶体的结晶轴轴a a、b b、c c之间的关系。之间的关系。不同晶族矿物的光性方位不同。不同晶族矿物的光性方位不同。第37页/共53页第三十七页，共54页。二、高级二、高级(goj)(goj)晶族晶体的光性晶族晶体的光性方位方位高级晶族高级晶族为等轴晶系，均质体矿

21、物，光为等轴晶系，均质体矿物，光率体为圆球体，各向同性，只率体为圆球体，各向同性，只有一个折射率有一个折射率N, N, 各个方向各个方向(fngxing)(fngxing)都是主轴都是主轴, ,可有可有3 3个相互垂直的方向个相互垂直的方向(fngxing)(fngxing)等轴晶系等轴晶系3 3个结晶轴个结晶轴a=b=c, a=b=c, ab cab c 因此：高级晶族晶体的光性方因此：高级晶族晶体的光性方位与其位与其3 3个结晶轴重合个结晶轴重合第38页/共53页第三十八页，共54页。三、中级三、中级(zhngj)(zhngj)晶族晶体的光性晶族晶体的光性方位方位光率体晶体旋转轴Ne高次对

22、称轴C轴 正光性 短轴No a,b负光性 长轴No a,b第39页/共53页第三十九页，共54页。第40页/共53页第四十页，共54页。三、低级晶族晶体三、低级晶族晶体(jngt)(jngt)的光的光性方位性方位低级低级(dj)(dj)晶族包括斜方、单斜、晶族包括斜方、单斜、三斜晶系，属二轴晶光率体，光三斜晶系，属二轴晶光率体，光率体为三轴不等椭球体。率体为三轴不等椭球体。1.1.斜方晶系斜方晶系 例如(lr)黄玉, Al2SiO4(OH,F)2Np=a, Nm=b, Ng=c第41页/共53页第四十一页，共54页。第42页/共53页第四十二页，共54页。2 2、单斜晶系晶体、单斜晶系晶体(j

23、ngt)(jngt)的光性的光性方位方位矿物矿物(kungw)(kungw)举例举例(1) (1) 透闪石透闪石 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Ca2Mg5Si8O22(OH)2Nm=bNm=b，Ngc=15Ngc=15(16-21(16-21) )(2) (2) 黑云母，单斜，假六方片状或板状黑云母，单斜，假六方片状或板状Nm=bNm=b，Nga, NpcNga, Npc第43页/共53页第四十三页，共54页。第44页/共53页第四十四页，共54页。3. 3. 三斜晶系晶体三斜晶系晶体(jngt)(jngt)的光性的光性方位方位Ngb, Ngb, NmcNmcNpaNpa，第45页/共53页第四十五页，