5锥光系统下晶体的光学性质

1、第五章第五章 锥光系统下晶体的光学性质（一）锥光系统下晶体的光学性质（一）借助于平行入射光波，可以在单偏光和正交偏光镜下观察晶体的很多光学性质：单偏光下：晶形、解理、颜色、多色性、吸收性、边缘、贝克线、突起、闪突起等。正交偏光下：干涉色、消光位、消光类型与消光角、延性、双晶等。但还有一些重要的光学性质如： 晶体轴性、光性符号、光轴角、晶体切面的准确晶体轴性、光性符号、光轴角、晶体切面的准确定向定向等不能测定。51 锥光系统的装置及光学特点锥光系统的装置及光学特点在正交偏光镜的基础上，于下偏光镜之上，载物台之下，加上一个聚光镜，换用高倍镜，加上勃氏境或去掉目镜聚光镜，换用高倍镜，加上勃氏境或去掉

2、目镜，便完成了锥光系统的装置。51 锥光系统的装置及光学特点锥光系统的装置及光学特点加入聚光镜的作用在于使透过下偏光镜的平行偏光束变成锥形偏光束。锥形偏光束与平行偏光束的重要区别，在于平行偏光基本上是已同一方向入射矿片。而锥形光中，除中央一条光波垂直入射矿片以外，其余各条光波都是倾斜入射矿片，而且愈向外倾斜角度愈大，在矿片中所经历的距离愈外愈长。锥形偏光束中的偏光，无论如何倾斜，其振动方向仍与下偏光的振动方向相同。非均质体矿物的光学性质随方向而异，垂直不同入射光波的光率体椭圆切面不同。当许多不同方向入射光波同时通过薄片后，到达上偏光镜所发生的消光和干涉效应也各不相同。所以锥光镜下所观察到的应该

3、是偏光锥中各个方向入射光波通过矿片后，到达上偏光镜所发生的消光与干涉现象的消光与干涉现象的总和总和，它们所构成的各种特殊图形，称为干涉图干涉图。垂直光轴垂直光轴的矿片的矿片干涉图：锥光镜下所观察到的现象观察干涉图时，要去掉目镜要去掉目镜或加入勃氏镜或加入勃氏镜。这是因为干涉图并不是矿物本身的形象，而是锥形偏光通过矿片后，到达上偏光镜所发生的消光和干涉现象的总和。去掉目镜，可以直接观察到物镜焦点平面上的干涉图实像，其图形虽小，但很清楚。不去掉目镜，则必须加入勃氏镜才能看到干涉图。因为勃氏镜与目镜联合组成一个望远镜式的放大系统，能看到一个放大的、有些模糊的干涉图。观察干涉图时，换用高倍物镜换用高倍

4、物镜的作用在于能接纳角大范围的倾斜入射光波。如何区分均质体和非均质体垂直光轴的切面？如何区分均质体和非均质体垂直光轴的切面？1）正交消光，但不能能分均质体和垂直光轴的）正交消光，但不能能分均质体和垂直光轴的切片。切片。 2）锥光，均质体矿物的光学性质各方向一致，）锥光，均质体矿物的光学性质各方向一致，对于任何方向的入射光波都不发生双折射，在锥光对于任何方向的入射光波都不发生双折射，在锥光镜下不能形成干涉图；非均质体矿物的光学性质随镜下不能形成干涉图；非均质体矿物的光学性质随方向而异，在锥光镜下能形成干涉图。方向而异，在锥光镜下能形成干涉图。5.2 一轴晶干涉图一轴晶干涉图一轴晶有3种类型切片:

5、垂直光轴平行光轴斜交光轴。5.2 一轴晶干涉图一轴晶干涉图一、垂直光轴切片的干涉图（一）形象特点由一个黑十字与干涉色色圈组成。黑十字由两个互相垂直的黑带组成，二黑带分别平行于上、下偏光振动方向AA、PP。黑十字的交点位于视域中心，为光轴出露点。干涉色色圈以黑十字交点为中心，成同心环状；其干涉色级序由中心向外逐渐升高，干涉色色圈愈外愈密。当矿物的双折率较小时，黑十字四个象限仅见一级灰干涉色。双折率相同的矿片，其厚度愈大，干涉色色圈愈多；反之，薄片愈薄，干涉色色圈愈少。旋转物台360，干涉图不发生变化。一轴晶干涉图成因一轴晶干涉图成因锥形光是除中央一条光波垂直矿片入射以外，其余各光波均倾斜入射矿片

6、。在垂直光轴的切片中，光轴是直立的，所以锥形光中，只有中央一条光波是平行光轴入射，其余各光波都是斜交光轴入射，而且愈往外，与光轴斜交角度愈大。一轴晶干涉图成因一轴晶干涉图成因如果是垂直光轴的切片，则向外光程增加，双折射率增大，从而光程差增大。光率体椭圆半径的分布情况光率体椭圆半径的分布情况，可以用球面投影的方式作出。在一轴晶光率体之外，套上一个圆球体，使球心与光率体中心重合。把垂直各入射光波的光率体椭圆半径投影到球面上，即得到各个椭圆半径在切面上的分布情况。在球面上，经线与纬线的各个交点，代表入射光波的出露点；经线的切线方向代表非常光的振动方向（即Ne或Ne的方向）；纬线的切线方向代表常光的振

7、动方向（即No的方向）。NoNe把球面上的投影结果再直射投影到平面上，即可以得出不同方向切面上光率体椭圆半径的分布图解。根据光率体原理，除中央一条光波的光率体切面为圆切面以外，垂直各个斜交光轴入射光波的光率体切面都是椭圆，且其长短半径在矿片上的分布方向与大小各不相同，它们与上、下偏光振动方向的关系各不相同。因此，在正交偏光镜间所发生的消光与干涉效应也不相同。图中心为光轴出露点，围绕中心的放射线与同心圆的各个交点，代表锥形光中各个入射光波的出露点； 放射线的方向代表非常光波的振动放射线的方向代表非常光波的振动方向（方向（Ne 的方向）的方向）；同心圆切线的同心圆切线的方向，代表常光的振动方向（方

8、向，代表常光的振动方向（No的的方向）方向）。黑十字的成因黑十字的成因：在一轴晶垂直光轴的切片上光率体椭圆半径的分布图中，东西、南北方向上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动方向AA、PP平行或近于平行，在正交平行或近于平行，在正交偏光镜间应消光或近于消光偏光镜间应消光或近于消光，故形成分别平行，故形成分别平行AA、PP的的两个黑带，它们互相垂直而构成黑十字。两个黑带，它们互相垂直而构成黑十字。 为什么干涉色成同心环状，为什么干涉色成同心环状，而且干涉色级序愈外愈高？而且干涉色级序愈外愈高？因为入射光波是一个以光轴为中心的光锥，中央一条光波平行光轴入射，不发生双折射，光程差为零。由中央向外，入射

9、光波与光轴的夹角愈来愈大，光波在薄片中所经历的距离也逐渐加大，所以光程差由内向外也相应的逐渐增加。故构成同心环状的干涉色色圈，而且干涉色级序愈外愈高。由于一轴晶垂直光轴切片上光率体椭圆半径的分布图，是呈发射状均匀对称的，所以旋转物台360，干涉图不发生变化。（三）垂直光轴切片干涉图的应用（三）垂直光轴切片干涉图的应用1、确定轴性与切片方向根据上述干涉图的形象特点，可以判断为一轴晶垂直光轴的切片。2、测得光性符号对一轴晶矿物来说，当NeNo时，为正光性，当NeNo时，为负光性。因此只要确定了Ne或Ne与No的相对大小，就可以确定一轴晶矿物的光性正负。试板类型？光性？试板类型？光性？二、斜交光轴切

10、片的干涉图（一）形象特点在斜交光轴的切片中，光轴在薄片中的位置是倾斜的，光轴的出露点（黑十字交点）不在视域中心，所以斜交光轴切片的干涉图是由不完整的黑十字和不完整的干涉色色圈组成。当光轴与薄片法线夹角不大时，光轴出露点（黑十字交点）虽不在视域中心，但仍在视域内。旋转物台，黑十字交点绕视域中心做圆周运动，黑带作上下、左右平行移动。二、斜交光轴切片的干涉图当光轴与薄片法线夹角较大时，光轴出露点（黑十字交点）在视域之外。视域内只能见到一条黑带及部分干涉色色圈。旋转物台，黑带作平行移动，并交替在视域内出现。二、斜交光轴切片的干涉图当光轴与薄片法线夹角较大时，光轴出露点（黑十字交点）在视域之外。视域内只

11、能见到一条黑带及部分干涉色色圈。旋转物台，黑带作平行移动，并交替在视域内出现。（二）斜交光轴切片的干涉图的应用1、当光轴倾斜角度不大时，可以确定轴性及切片方向。2、测定光性符号三、平行光轴切片的干涉图（一）形象特点当光轴与上下偏光振动方向之一平行时，出现一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域。旋转物台（约1215），黑十字分裂并研光轴方向迅速退出视域；因变化迅速，故称为瞬变干涉图或闪图瞬变干涉图或闪图。当光轴与上、下偏光振动方向成45夹角时，视域最亮。如果矿物的双折率值较大，则在相对的象限内，出现对称的双曲线形干涉色色带。在光轴所在的两个象限内，干涉色由中心向两边逐渐降低，而在垂直光轴方向的两

12、个象限，干涉色由中心向两边逐渐升高。如果矿物的双折率值较低，则只出现一级灰干涉色。三、平行光轴切片的干涉图（一）形象特点（二）成因在平行光轴切片的光率体椭圆半径的分布图中，当光轴与上、下偏光振动方向之一平行时，大部分的光率体椭圆半径都与上、下偏光振动方向平行或近于平行，在正交偏光镜间应当消光或近于消光，故形成粗大模糊的黑十字。稍转动物台，则大部分光率体椭圆半径与上、下偏光振动方向斜交，故黑十字迅速分裂退出视域，而使视域变亮，出现干涉色。当光轴与上、下偏光振动方向成当光轴与上、下偏光振动方向成45 夹角夹角时，为什么出现对称的干涉色色带，而且时，为什么出现对称的干涉色色带，而且沿光轴方向的干涉色

13、较低，垂直光轴方向沿光轴方向的干涉色较低，垂直光轴方向的两个象限内，干涉色由中心向两边干涉的两个象限内，干涉色由中心向两边干涉色逐渐升高？色逐渐升高？ 在平行光轴的方向上，由中心向两边的在平行光轴的方向上，由中心向两边的各点上，其短半径各点上，其短半径No的长短不变，长半径的长短不变，长半径Ne 逐渐变短；因此，由中心向两边双折率逐渐变短；因此，由中心向两边双折率逐渐变小。虽然光轴倾斜经过薄片的距离逐渐变小。虽然光轴倾斜经过薄片的距离愈外愈长，但因薄片的厚度不大，不足以愈外愈长，但因薄片的厚度不大，不足以抵消双折率减小所引起的光程差减小，所抵消双折率减小所引起的光程差减小，所以在此方向上，由中心向两边干涉色逐渐以在此方向上，由中心向两边干涉色逐渐降低。降低。在垂直光轴的方向上，由中心向两边的在垂直光轴的方向上，由中心向两边的各点上，其光率体椭圆半径相等（为各点上，其光率体椭圆半径相等（为Ne与与No），双折率值相等，当由于光波通过薄），双折率值相等，当由于光波通过薄片的距离是愈外愈大，故光程差愈外愈大片的距离是愈外愈大，故