第四章正交偏光镜下的晶体光学性质1-4节

1、第四章正交偏光镜间的晶体光学性质 第一节正交偏光镜的装置及光学特点 第四章 图4-1 正交偏光镜的装置及光学特点 除用下偏光之外，再推入上偏光镜，并使上下偏光振动方向互相垂直，便构成正交偏光系统。 光学特点光学特点:1. 在正交偏光镜间，不放任何矿片时，视域完全黑暗。2. 若在正交偏光镜间的载物台上放置矿片，则由于矿物 的性质和切片方向不同，而显示不同的光学现象。第四章正交偏光镜间的晶体光学性质 第二节矿片的消光现象及消光位 第四章 矿片在正交下呈现黑暗的现象，称为消光现象。什么情况下消光呢？注注:消光现象消光现象1. 在正交偏光镜间，物台上放置均质体或非均质体垂直 光轴的矿片时，视域变黑。光

2、率体切面是： 圆切面圆切面光波垂直这种切面入射：是否发生双折射？是否发生双折射？是否改变入射光波的振动方向？是否改变入射光波的振动方向？ 旋转载物台一周（360）过程中，矿片的消光现象不改变，故称为全消光全消光*。 2. 在正交偏光镜间，物台上放置非均质体除垂直光轴以外 的其它方向矿片，这类光率体切面为 由下偏光镜透出的振动方向平行pp的偏光，垂直射入矿片后，其振动方向是否改变？* *椭圆切面。椭圆切面。 取决于矿片上光率体椭圆半径光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向AA、PP之间的关系之间的关系。注注:消光现象消光现象两种情况：两种情况： 当矿片上光率体椭圆半径与当矿片上光率体椭圆半径与AA

3、、PP平行时平行时，从下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，垂直射入矿片后，因其振动方向与矿片上光率体椭圆半径之一平行，在矿片中沿该半径方向振动通过，当其达到上偏光镜时，因PP与AA垂直，透不过上偏光镜而使矿片消光。 旋转物台一周过程中，矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜的振动方向（PP、AA）有 平行的机会，故矿片出现 现象。 四次四次四次消光四次消光* * 非均质体除垂直光轴切面以外的任何方向切面，在正交偏光镜间处于消光时的位置，称为消光位消光位。 当矿片处于消光位时，其光率体椭圆半径与上、下镜的振动方向存在什么关系存在什么关系？据此可以确定矿片光率体椭圆半径的位置。两种情况：两种情况：

4、 当矿片上光率体椭圆半径与当矿片上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时斜交时，不在消光位，则将发生干涉干涉作用。3. 在正交偏光镜间，物台上放置矿物集合体，这类矿物 不消光不消光*。注注:消光现象消光现象为什么？第四章正交偏光镜间的晶体光学性质 第三节正交下矿片的干涉现象 第四章 当非均质体矿片上的光率体椭圆半径K1、K2与AA、PP斜交时，透出下偏光镜振动方向平行PP的偏光，进入矿片后，发生双折射双折射，形成振动方向平行K1、K2的两种偏光。 K1、K2的折射率不等，二者在矿片中的传播速度也不相同，K1为慢光，K2为快光。K1、K2两种偏光在通过矿片的过程中，必然产生光程差光程差（R）。 K1、

5、K2两种偏光的振动方向与上偏光镜的振动方向AA斜交，故当K1、K2先后进入上偏光镜时要发生分解，形成K1、K2和K1、K2四种偏光。 其中K1、K2的振动方向，垂直上偏光镜的振动方向AA，不能透过上偏光镜；K1、K2的振动方向平行上偏光镜的振动方向AA，完全可以透过。透过上偏光镜后的K1、K2两种偏光具有以下特点：1、K1、K2为同一偏光束经过两度分解而成，故其频率相等。2、K1、K2两者之间有固定的光程差。3、两者在同一平面内振动。 因此K1、K2两种偏光具备了光波干涉的条件，发生干涉作用。干涉的结果取决于两光波之间的光程差R。若光源为单色光单色光： 当光程差R2n (/2)（半波长的偶数倍

6、）时，两种偏光互相抵消变暗。 当光程差R(2n+1) (/2)（半波长的奇数倍）时，两种偏光干涉加强（最亮）。 当光程差R介于2n (/2)和(2n+1) (/2)之间时，两种偏光干涉的亮度介于全黑和最亮之间。 矿片干涉呈现的明亮程度，还与K1、K2两种偏光和上、下偏光镜的振动方向AA、PP之间的夹角有关。 当K1、K2和AA、PP间的夹角呈45时，K1、K2的振幅最长，光的亮度最强，这时的矿片位置称为45 位置位置。 光程差对干涉作用的结果起着主导作用。K1、K2两种偏光，通过矿片的光程应为d N1和d N2（d为矿片厚度，也是两种偏光通过矿片的几何路程，N1为K1的折射率，N2为K2的折射

7、率）。此两种偏光存在的光程差即光程差光程差与薄片厚度和双折射率薄片厚度和双折射率成正比。 双折率与矿物的性质和切面方向有关。因此影响光程差的因素有：矿物性质、矿物切片的方向和矿片的厚度。 特别注意特别注意：不同矿物的最大双折率可以不同；对同一矿物来说，切面方向不同，双折率也不同，其中平行光轴和光轴面的切面，双折率最大，垂直光轴切面的双折率最小，其他方向切面的双折率介于最大和最小之间。第四章正交偏光镜间的晶体光学性质 第四节干涉色及干涉色色谱表 第四章 一、干涉色及其成因 将石英沿Z轴方向，由薄至厚磨成楔形，称为石英楔。 若将此石英楔由薄端至厚端慢慢插入正交偏光镜间的试板孔内，则其光程差将随着石

8、英楔厚度的增大而增大。 随着石英楔的推入，将依次出现明暗相间的干涉条带 (如下图)。 在光程差R=2n (/2)处，出现黑暗条带； 在光程差R=(2n+1)(/2)处，出现该色光的最亮条带； 光程差介于以上二者间，亮度也介于最亮与最暗之间。若用单色光照射时：单色光照射时，石英楔在正交下出现的干涉明暗条带 明亮与黑暗条带之间的距离取决于所用单色光的波长。红色光波波长最长，明暗条带之间的距离最大；紫色光波长最短，明暗条带间的距离最小。正交下，不同波长单色光透出石英楔，干涉所构成的明暗条带 由于白光是七种不同波长的色光所组成，任何一个光程差（除零外）只能相当或接近于白光中部分色光半波长的偶数倍，而使

9、这部分色光抵消或减弱；同时它又相当或接近于另一部分色光半波长的奇数倍，而使其不同程度的加强。所有未被抵消的色光混合起来，便构成了与该光程差相应的混合色混合色，它是由于白光干涉的结果，称为干涉色干涉色。若用白光照射时：若用白光照射时： 当用白光照射时，在正交偏光镜间随着石英楔的慢慢推入, 光程差逐渐增大，视域中出现的干涉色将由低到高出现有规律的变化。这种干涉色有规律的变化就构成了干涉色级序。二、干涉色级序及各级序的特征 随着光程差由小变大，一般可将石英楔干涉色的变化分成四五个级序：第一级序，光程差为0550nm， 主要干涉色为暗灰灰白黄橙紫红紫红。第二级序，光程差为5501100nm， 主要干涉

10、色为蓝蓝绿绿黄紫红紫红。第三级序，光程差为11001650nm， 主要干涉色为蓝绿绿黄橙红红。第四级序，光程差为16502240nm， 主要干涉色为粉红浅绿浅橙。二、干涉色级序 当光程差增大到相当于五级以上的干涉色时，几乎接近于各色光波半波长的奇数倍，同时又接近于它们半波长的偶数倍，各色光波都有不等量的出现，互相混杂的结果，形成一种与珍珠表面颜色相近的亮白色，称高级白干涉色高级白干涉色。 一般情况下矿片的厚度都在0.03mm左右，如矿片呈现高级白干涉色，则说明该矿物具有很高的双折射率。二、干涉色级序第一级序：具有暗灰，灰白色，而无蓝、绿色。第二级序：色调浓而纯，比较鲜艳，条带界线清楚。第三级序

11、干涉色顺序与第二级序一致，但其干涉色色调要 比二级序浅，条带界线不及二级。第四级序及更高级序的干涉色，其光程差更大。干涉色级序越高，其色调越浅越不纯，条带界线越不清楚。二、各级序的特征 干涉色色谱表是表示干涉色级序、光程差、双折率和薄片厚度之间关系的图表。三、干涉色色谱表 在讨论干涉色成因时，我们是以同一矿物对不同波长的单色光双折率大小相等为基础的。实际上同一矿物对不同波长单色光的双折率并不完全相等，即有双折率色散。 大多数矿物双折率色散很小，对干涉色的影响甚微，肉眼难以察觉。但少数矿物的双折率色散双折率色散很强，能影响其干涉色，出现色谱表上没有的干涉色，称为异常干涉色异常干涉色。四、异常干涉色 当矿物对紫光的双折率显著大于对红光的双折率时，就呈现出“柏林兰柏林兰”的异常干涉色的异常干涉色；如绿泥石、黝