第十十一章 晶体光学基础

第十十一章晶体光学基础第一页，共五十一页，2022年，8月28日目录第一节自然光和偏光第二节光在均质体与非均质体中的传播第三节光率体概念偏光显微镜介绍第二页，共五十一页，2022年，8月28日光具有微粒和波动的双重性。光是一种电磁波，电磁波是横波，所以光也是横波。它的传播方向和振动方向相互垂直，在均匀介质中是直线传播的。根据光波的振动特点不同，光又可分自然光和偏光。第一节自然光和偏光返回目录第三页，共五十一页，2022年，8月28日自然光在垂直光波传播方向的平面内作任意方向的振动，并且各个振动方向的振幅是相等的，如图2—1a。也就是说，它的振动方向一方面与光波的传播方向垂直，另一方面它又迅速地无规律地变换着自己的方向。直接从光源发出的光一般都是自然光，如太阳光、灯光等。第四页，共五十一页，2022年，8月28日第五页，共五十一页，2022年，8月28日第二节光在均质体与

非均质体中的传播物质根据其光学性质，可分为均质体和非均质体两大类。

等轴晶系矿物和非晶质物质的光学性质各方向相同，称为光性均质体，简称均质体。

中级晶族和低级晶族的矿物其光学性质随方向而异，称为光性非均质体，简称非均质体。返回目录第六页，共五十一页，2022年，8月28日绝大多数矿物属于非均质体，是我们的研究重点。由于矿物在光的照射下有透明与不透明之分，对透明矿物主要是观察光在矿物中传播的特点，这方面的研究比较成熟。第七页，共五十一页，2022年，8月28日光波在透明矿物中的

传播特点

■特定频率的光波在均质体中传播时，其传播速度不因光波在晶体中的振动方向不同而发生变化，其折射率值只有1个。

■光波射入均质体中仅发生单折射现象，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。也就是说，自然光射入均质体后，基本上仍为自然光；偏光射入均质体后仍为偏光，而且其振动方向基本不改变。第八页，共五十一页，2022年，8月28日光波在非均质体中传播※特定频率的光波在非均质体中传播时，其传播速度随光波在晶体中的振动方向不同而发生变化，即非均质体的折射率值有许多个。第九页，共五十一页，2022年，8月28日第十页，共五十一页，2022年，8月28日第十一页，共五十一页，2022年，8月28日光波射入非均质体※光波射入非均质体，除特殊方向外，都要发生双折射，分解形成振动方向不同、传播速度不同、折射率值不等的2个偏光。※2个偏光的折射率值之差称为双折射率。当入射光波为自然光时，非均质体能改变入射光波的振动特点。当入射光波为偏光时，也可改变入射光波的振动方向。第十二页，共五十一页，2022年，8月28日光轴光波沿非均质体的特殊方向入射时(如沿中级晶族晶体的z轴方向)，不发生双折射，基本不改变入射光波的振动特点和振动方向。非均质体中这个特殊方向称为光轴。中级晶族晶体只有1个光轴方向，称为一轴晶；低级晶族晶体中有2个光轴方向，称为二轴晶。第十三页，共五十一页，2022年，8月28日第三节光率体概念透明矿物薄片在偏光显微镜下所显示的一些光学性质，大都与光波在晶体中的振动方向及相应折射率值有密切关系。为了反映光波在晶体中传播时，光波振动方向与相应折射率值之间的关系，我们使用物理学中的光率体概念。返回目录第十四页，共五十一页，2022年，8月28日光率体光率体是表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形。也可以说它是光波振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指示体。各类晶体的光学性质不同，所构成的光率体形状也不相同。第十五页，共五十一页，2022年，8月28日均质体的光率体均质体的光率体：光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其传播速度不变，折射率值相等。均质体的光率体是一个圆球体。均质体光率体任何方向的切面都是圆切面，圆切面的半径代表均质体的折射率值(N)。第十六页，共五十一页，2022年，8月28日第十七页，共五十一页，2022年，8月28日一轴晶光率体中级晶族矿物晶体的水平结晶轴单位相等，其水平方向上的光学性质相同，这类矿物有最大和最小2个主折射率值，分别以符号Ne和No表示。第十八页，共五十一页，2022年，8月28日光波振动方向平行z轴时，相应折射率值为Ne。光波振动方向垂直z轴时，相应的折射率值为No。光波振动方向斜交z轴时，相应折射率大小递变于Ne与No之间，以符号Ne’表示。显然，一轴晶光率体是一个以z晶轴为旋转轴的旋转椭球体。旋转轴即为该矿物之光轴。第十九页，共五十一页，2022年，8月28日第二十页，共五十一页，2022年，8月28日光性正负

不同矿物中Ne与No值的大小是不同的若Ne>No，则光率体为一个长轴旋转椭球体，如图。这类光率体称为一轴晶正光性光率体，相应的矿物称一轴晶正光性矿物。第二十一页，共五十一页，2022年，8月28日若Ne<No，则光率体为一个扁形旋转椭球体，如图。这类光率体称为一轴晶负光性光率体，相应的矿物称一轴晶负光性矿物。第二十二页，共五十一页，2022年，8月28日常光和非常光Ne值随入射光与z轴夹角不同而改变，常以Ne’表示。No值始终不变，因此Ne被称为非常光，No称为常光。第二十三页，共五十一页，2022年，8月28日主折射率、最大双折射率由上可知，一轴晶光率体是旋转椭球体，无论光性正、负，其旋转轴都是Ne轴，其水平轴为No轴。Ne与No代表一轴晶矿物折射率的最大与最小值，称主折射率。主折射率Ne与No的相对大小决定一轴晶矿物的光性正负。Ne与No的差值为一轴晶矿物的最大双折射率。第二十四页，共五十一页，2022年，8月28日第二十五页，共五十一页，2022年，8月28日二轴晶光率体◆低级晶族矿物晶体属二轴晶矿物。◆这类矿物晶体的3个结晶轴单位不相等(a≠b≠c)，表明它们三度空间方向的不均一性。◆这类矿物都具有大、中、小3个主折射率值。它们分别与互相垂直的3个振动方向相当，常以符号Ng、Nm、Np代表大、中、小3个主折射率值。第二十六页，共五十一页，2022年，8月28日二轴晶光率体▼当光波沿其他方向振动时，相应的折射率值递变于Ng、Nm、Np之间，一般以符号Ng’和Np’表示。▼显然，二轴晶光率体是一个三轴不等的椭球体。第二十七页，共五十一页，2022年，8月28日第二十八页，共五十一页，2022年，8月28日二轴晶光率体中，3个互相垂直的轴代表二轴晶矿物的3个主要光学方向，称光学主轴，简称主轴，即Ng轴、Nm轴、Np轴。第二十九页，共五十一页，2022年，8月28日▼包含2个主轴的切面，称主轴面(主切面)。▼二轴晶光率体有3个互相垂直的主轴面，即NgNp面、NgNm面与NmNp面。▼因为二轴晶光率体是一个不等三轴椭球体，通过Nm轴在光率体一侧，可连续作系列椭圆切面。这些切面的半径之一为Nm轴，另一半径递变于Ng与Np之间，在它们之间可找到1个半径等于Nm的圆切面。▼在光率体另一侧，同样可截出另一圆切面。第三十页，共五十一页，2022年，8月28日第三十一页，共五十一页，2022年，8月28日光轴▼光波垂直这两个圆切面入射时不发生双折射，因而这两个方向是光轴方向，以符号“OA”表示。通过光率体中心，只能截出2个圆切面，即只有2个光轴，故称二轴晶。第三十二页，共五十一页，2022年，8月28日第三十三页，共五十一页，2022年，8月28日NgNpNmNm第三十四页，共五十一页，2022年，8月28日第三十五页，共五十一页，2022年，8月28日二轴晶切面第三十六页，共五十一页，2022年，8月28日第三十七页，共五十一页，2022年，8月28日光性方位光率体的主轴与晶体结晶轴之间的关系称光性方位第三十八页，共五十一页，2022年，8月28日第三十九页，共五十一页，2022年，8月28日第十一章偏光显微镜介绍样片制备返回目录第四十页，共五十一页，2022年，8月28日显微镜简介第四十一页，共五十一页，2022年，8月28日第四十二页，共五十一页，2022年，8月28日第四十三页，共五十一页，2022年，8月28日第四十四页，共五十一页，2022年，8月28日偏光显微镜的调节与校正☆装卸镜头☆调节照明（对光）☆调节焦距☆校正中心☆偏光镜的校正

第四十五页，共五十一页，2022年，8月28日偏光镜的