光率体与光性方位

1、光率体与光性方位 光率体与光性方位 光率体与光性方位 光率体的制作光率体的制作 光率体与光性方位 光率体同一方向折射光率体同一方向折射 率一样，不同方向切率一样，不同方向切 面折射率不同面折射率不同 光率体与光性方位 光率体与光性方位 光率体与光性方位 1. 1.一轴晶矿物定义：光波在中级晶族矿物晶体中传播一轴晶矿物定义：光波在中级晶族矿物晶体中传播 时，只有一个沿时，只有一个沿c c轴入射的特殊方向不会发生双折轴入射的特殊方向不会发生双折 射，这个方向称为光轴，这样的晶体称为一轴晶。射，这个方向称为光轴，这样的晶体称为一轴晶。 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

2、矿物一轴晶矿物(中级晶族中级晶族) 四方晶系金红石四方晶系金红石(TiO2), 锆石锆石(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） 有一个光轴有一个光轴, , 光轴光轴=C=C轴轴 光率体与光性方位 光率体与光性方位 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

3、就是NN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，NeNe C C NeNe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) ) 光率体与光性方位 (3)(3)光性符号光性符号 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，呈沿，呈沿C C轴拉轴拉 长的光率体。光波平行于长的

4、光率体。光波平行于C C轴振动轴振动 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轴振轴振 动的折射率，即动的折射率，即NeNeNoNo，这种光，这种光 率体称为率体称为一轴晶正光性光率体一轴晶正光性光率体， 相应的矿物称为相应的矿物称为一轴晶正光性矿一轴晶正光性矿 物物，或一轴正晶或一轴正晶。 一轴负晶，标记为：一（）一轴负晶，标记为：一（） NeNoNeNo， 如如 方解石方解石 定义：旋转轴为短轴定义：旋转轴为短轴NeNe，呈沿，呈沿C C轴压轴压 扁的光率体。光波平行于扁的光率体。光波平行于C C轴振动轴振动 时的折射率总是小于垂直于时的折射率总是小于垂直于C C轴振轴振 动

5、的折射率，即动的折射率，即NeNoNeNo，这种光率，这种光率 体称为体称为一轴晶负光性光率体一轴晶负光性光率体，相，相 应的矿物称为应的矿物称为一轴晶负光性矿物一轴晶负光性矿物， 或一轴负晶或一轴负晶。 光率体与光性方位 光率体与光性方位 a. 光轴的切面光轴的切面 光率体切面为圆，光率体切面为圆， 其半径等于其半径等于No， 光波垂直这种切面光波垂直这种切面 入射入射(平行光轴入射平行光轴入射) 时，不发生双折射，时，不发生双折射， 不改变光波的振动不改变光波的振动 方向方向,其折射率等于其折射率等于 No， 双折率双折率 N= 0 一轴晶只有一个这一轴晶只有一个这 样的圆切面。样的圆切面

6、。 光率体与光性方位 b. b. 平行光轴的切面平行光轴的切面 光率体切面形状为椭圆光率体切面形状为椭圆 光波垂直此切面入射，发光波垂直此切面入射，发 生双折射生双折射,分解成两种偏光，分解成两种偏光， 其振动方向必然平行椭圆其振动方向必然平行椭圆 切面的长短半径，相应地切面的长短半径，相应地 折射率为两个主折射率折射率为两个主折射率Ne 和和No， 双折率双折率 N=|Ne-No|，是一，是一 轴晶矿物的最大双折率。轴晶矿物的最大双折率。 如石英如石英 Ne=1.553, No=1.544, 最大双折率最大双折率 。 光率体与光性方位 c. c. 斜交光轴的切面斜交光轴的切面 切面为椭圆形切

7、面为椭圆形 光波垂直于此切面入射光波垂直于此切面入射, , 即即 斜交光轴入射，会发生双斜交光轴入射，会发生双 折射分解成两种偏光，其折射分解成两种偏光，其 振动方向分别平行椭圆切振动方向分别平行椭圆切 面的长短半径，相应的折面的长短半径，相应的折 射率分别为射率分别为NoNo和和NeNe，且，且 总有一个为总有一个为NoNo 双折率双折率 ， N=|NeNo| |Ne-No| 正晶时，短半径为正晶时，短半径为NoNo；负；负 晶时，长半径为晶时，长半径为NoNo 光率体与光性方位 光率体与光性方位 光率体与光性方位 一轴晶三种一轴晶三种 切面全图切面全图 无论何种切面无论何种切面, 总总 有

8、一个是有一个是No, 原因原因 是切面均过中心是切面均过中心. 因此一轴晶因此一轴晶No非非 常重要常重要. 光率体与光性方位 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. 包括低级晶族包括低级晶族(斜斜 方、单斜、三斜方、单斜、三斜 晶系晶系)的的矿物。矿物。 B.B.均具有两个光轴，均具有两个光轴， 故称二轴晶。故称二轴晶。 C.C.晶胞参数晶胞参数 三个结晶轴各不相三个结晶轴各不相 等等 ( a b c ， ac)，表示它们，表示它们 三度空间方向的三度空间方向的 不均一性。不均一性。 光率体与光性方位 为三轴不等椭球体为三轴不等椭球体 类似橄榄球类似橄榄球

9、光率体与光性方位 (1) (1) 三个主轴三个主轴 三个相互三个相互的光率体轴的光率体轴, , 代表代表3 3个主要光学方向，称个主要光学方向，称 为光学主轴，简称主轴，为光学主轴，简称主轴， 即即NgNg轴、轴、NmNm轴、轴、NpNp轴，轴， 3 3个主轴个主轴33个主折射率关系个主折射率关系： NgNgNmNmNpNp。 光率体与光性方位 (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个主轴的切面称主轴 面或主切面面或主切面 二轴晶光率体有二轴晶光率体有3 3个互相垂直的个互相垂直的 主轴面，主轴面， Ng NgNpNp主轴面，主轴面，

10、 它是包含两个光轴的切面，它是包含两个光轴的切面， 又称光轴面，以又称光轴面，以ApAp表示；表示； Nm NmNpNp主轴面；主轴面； Ng NgNmNm主轴面。主轴面。 光率体与光性方位 (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) )可以连续作一系可以连续作一系 列椭圆切面，这些切面半径之一始终是列椭圆切面，这些切面半径之一始终是NmNm轴，另一半径则递轴，另一半径则递 变于变于NgNg和和NpNp之间，在它们中间总可以找到一个半径之间，在它们中间总可以找到一个半径Nm

11、Nm的的 圆切面，另一侧还有一个圆切面，共计圆切面，另一侧还有一个圆切面，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，个方向就是光轴， 即即2 2个个OAOA 圆切面圆切面 光率体与光性方位 (4)(4)光学法线：通光学法线：通 过光率体中心而过光率体中心而 垂直光轴面的方垂直光轴面的方 向称光学法线，向称光学法线， 光学法线与主轴光学法线与主轴 NmNm轴一致。轴一致。 光轴面光轴面=NgNp=NgNp面面 光率体与光性方位 (5)(5)光轴角：两个光轴之间所光轴角：两个光轴之间所 夹的锐角称光轴角，以符

12、号夹的锐角称光轴角，以符号 “2V”2V”表示，表示， 2V2V的平分线称锐角等分线，的平分线称锐角等分线， 以以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主轴主轴 面中。面中。 光率体与光性方位 (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(+) (+) ； 当当Bxa=NpBxa=Np时，为负光性时，为负

13、光性(-) (-) 。 (2)(2)根据根据NgNg、NmNm、NpNp的相对大小，判断二轴晶光性符号正、负的相对大小，判断二轴晶光性符号正、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= tgV= （ Ng-NmNg-NmNm-NpNm-Np）时，为负光性）时，为负

14、光性(-)(-) 如果如果2V=902V=90 , , 则没有锐角则没有锐角 等分线和钝角等分线之等分线和钝角等分线之 分，没有光性正负区别分，没有光性正负区别 意义意义: : 不同二轴晶矿物的不同二轴晶矿物的2V2V 角是重要的鉴定参数角是重要的鉴定参数, , 可以根据可以根据Ng-Nm-NpNg-Nm-Np计算计算 2V2V 光率体与光性方位 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 D D N gN m N p 2VNg 2VNp d130 d130 50 60 70 80 90 80 2V 1.64 1.66 1.68 1.70 1.72 1.74 1.76 1.78 1.80

15、1.82 1.84 1.86 1.88 N 2.76 2.78 2.80 2.82 镁橄 榄石 铁橄 榄石 贵橄榄石 镁铁橄榄石 低铁 镁铁橄榄石 透铁橄榄石 Fo20406080Fa 光率体与光性方位 V V Ng OA OA 2V Np x1 y1 Nm Nm 圆切面迹线 光率体与光性方位 3. 2 3. 4 3. 6 3. 8 4. 0 4. 2 D D NgNm Np 2VNg 2VNp d130 d130 50 60 70 80 90 80 2V 1. 64 1. 66 1. 68 1. 70 1. 72 1. 74 1. 76 1. 78 1. 80 1. 82 1. 84 1.

16、86 1. 88 N 2. 76 2. 78 2. 80 2. 82 镁橄 榄石 铁橄 榄石 贵橄榄石 镁铁橄榄石 低铁 镁铁橄榄石 透铁橄榄石 Fo20406080Fa 光率体与光性方位 光率体与光性方位 A. OAA. OA为圆切面，只有一个半径为圆切面，只有一个半径NmNm B. 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。 光率体与光性方位 A.A.即垂直即垂直NmNm主轴的切面：主轴的切面： 为椭圆，即

17、为椭圆，即NgNpNgNp主轴主轴 面，面， B.B.其长半径为其长半径为NgNg，短半，短半 径为径为NpNp， C.C.光沿主轴光沿主轴NmNm入射，产入射，产 生双折射，分解为两生双折射，分解为两 束偏光束偏光 D.D.双折率等于双折率等于Ng-NpNg-Np， 为最大双折率。为最大双折率。 光率体与光性方位 椭圆切面椭圆切面 二轴二轴(+)(+) NmNpNmNp主轴面主轴面, , 光波垂直此切面入射时光波垂直此切面入射时 ( (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必定分别平 行椭圆切面长短半径行椭圆切面长短半

18、径NmNm和和NpNp， N=Nm-Np 二轴二轴(-)(-) NgNmNgNm主轴面主轴面, , 光波垂直此切面入射时光波垂直此切面入射时 ( (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必定分别平 行椭圆切面长短半径行椭圆切面长短半径NgNg和和NmNm， N=Ng-Nm N值介于值介于0最大之间最大之间 光率体与光性方位 椭圆切面椭圆切面 二轴二轴(+)(+) NgNmNgNm主轴面主轴面, , 光波垂直此切面入射时光波垂直此切面入射时( (即沿即沿BxoBxo方向入方向入 射射) )，发生双折射，分解形成，发生双折射

19、，分解形成2 2种偏种偏 光光必定分别平行椭圆切面长短必定分别平行椭圆切面长短 半径半径NgNg和和NmNm， N=Ng-Nm 二轴二轴(-)(-) NmNpNmNp主轴面主轴面, , 光波垂直此切面入射时光波垂直此切面入射时 ( (即沿即沿BxoBxo方向入射方向入射) )，发生双折射，发生双折射， 分解形成分解形成2 2种偏光种偏光必定分别平行必定分别平行 椭圆切面长短半径椭圆切面长短半径NgNg和和NmNm， N=Nm-Np N值介于值介于0最大之间最大之间 光率体与光性方位 (b)(b) 以上以上/AP/AP、 BxaBxa、 BxoBxo的的3 3种切面都是二种切面都是二 轴晶光率体

20、的主轴面，属于垂直一个光率体主轴的轴晶光率体的主轴面，属于垂直一个光率体主轴的 切面。切面。 垂直Bxa垂直Bxo (+)Nm-NpNg-Nm (-)Ng-NmNm-Np 无论无论(+)(-)(+)(-)， BxaBxa切面的双折率总是小于切面的双折率总是小于 Bxo Bxo 切面的双折率切面的双折率 (a)(a) 光率体与光性方位 不垂直光轴，也不垂直主不垂直光轴，也不垂直主 轴的切面属于斜交切面，轴的切面属于斜交切面， 这种切面有无数个，它们这种切面有无数个，它们 都是椭圆切面，但非主轴都是椭圆切面，但非主轴 面。面。 光率体与光性方位 即垂直即垂直NgNpNgNp面，或面，或NgNmNg

21、Nm面面 或或NmNpNmNp面的斜交切面，称半任面的斜交切面，称半任 意切面。这类切面的椭圆长短意切面。这类切面的椭圆长短 半径中，总有一个半径是主轴半径中，总有一个半径是主轴 (Ng(Ng轴或轴或NmNm轴或轴或NpNp轴轴) )，另一个，另一个 半径是半径是NgNg或或NpNp， 在半任意切面中，比较重要在半任意切面中，比较重要 的是垂直的是垂直NgNpNgNp面面( (光轴面光轴面) )的斜的斜 交切面。这种切面的椭圆长短交切面。这种切面的椭圆长短 径半中，必有一个半径是径半中，必有一个半径是NmNm轴，轴， 另一个半径是另一个半径是NgNg或或NpNp。这。这 种切面在某些情况下，可

22、以代种切面在某些情况下，可以代 替垂直光轴的切面。垂直光轴替垂直光轴的切面。垂直光轴 的圆切面，实际上是这类切面的圆切面，实际上是这类切面 的特殊类型。的特殊类型。 光率体与光性方位 光率体与光性方位 光率体与光性方位 一、概念一、概念 光性方位：光率体主轴与光性方位：光率体主轴与 晶体结晶轴之间的关系晶体结晶轴之间的关系 就是光性方位，表示光就是光性方位，表示光 率体的主轴率体的主轴NeNe、NoNo或或 者者NgNg、NmNm、NpNp与晶与晶 体的结晶轴体的结晶轴a a、b b、c c之之 间的关系。间的关系。 不同晶族矿物的光性方位不同晶族矿物的光性方位 不同不同。 光率体与光性方位

23、二、高级晶族晶体的光性方位二、高级晶族晶体的光性方位 高级晶族高级晶族 为等轴晶系，均质体矿物，光为等轴晶系，均质体矿物，光 率体为圆球体，各向同性，率体为圆球体，各向同性， 只有一个折射率只有一个折射率N, N, 各个方各个方 向都是主轴向都是主轴, ,可有可有3 3个相互个相互 垂直的方向垂直的方向 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 光率体与光性方位 三、中级晶族晶体的光性方位三、中级晶族晶体的光性方位 光率体光率体晶体晶体 旋转轴旋转轴NeN

24、e 高次对称轴高次对称轴C C轴轴 正光性正光性 短轴短轴NoNo a,ba,b 负光性负光性 长轴长轴NoNo a,ba,b 光率体与光性方位 光率体与光性方位 三、低级晶族晶体的光性方位三、低级晶族晶体的光性方位 低级晶族包括斜方、单斜、三斜晶系，低级晶族包括斜方、单斜、三斜晶系， 属二轴晶光率体，光率体为三轴属二轴晶光率体，光率体为三轴 不等椭球体。不等椭球体。 例如黄玉例如黄玉, Al, Al2 2SiOSiO4 4(OH,F)(OH,F)2 2 Np=a, Nm=b, Ng=cNp=a, Nm=b, Ng=c 光率体光率体晶体晶体 3个主轴互相3个主轴互相 3个结晶轴 3个结晶轴 具

25、体对应关系因矿物而异具体对应关系因矿物而异 光率体与光性方位 光率体与光性方位 2 2、单斜晶系晶体的光性方位、单斜晶系晶体的光性方位 矿物举例矿物举例 (1) (1) 透闪石透闪石 Ca2Mg5Si8O22(OH)2 Nm=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 单斜晶系 光率体晶体结晶轴 三个主轴之一与b轴重合 其余2个主轴与另外2个轴a, c斜交 具体对应关系因矿物而异 光率体与光性方位 光率体与光性方位 3. 3. 三斜晶系晶体的光性方位三斜晶系晶体的光性方位 Ngb, Ngb, NmcNmc NpaNp