偏光显微镜分析使用方法

1、偏光显微镜分析使用方法光学显微分析是利用可见光观察物体的表面新貌和内部结构，鉴 定晶体的光学性质。透明晶体的观察可利用透射显微镜，如偏光显微 镜。而对于不透明物体来说就只能使用反射式显微镜，即金相显微镜。 利用偏光显微镜和金相显微镜进行晶体光学鉴定，是研究材料的重要 方法之一。1、偏光显微镜偏光显微镜是目前研究材料晶相显微结构最有效的工具之一。随 着科学技术的发展，偏光显微镜技术在不断地改进中，镜下的鉴定工 作逐步由定性分析发展到定量鉴定，为显微镜在各个科学领域中的应 用开辟了广阔的前景。图1 . XPT-7型偏光显微镜1、目镜，2、镜筒，3、勃氏镜，4、粗动手轮，5、微调手轮，6、镜臂，7、

2、镜座， 8、上偏光镜，9、试板孔，10、物镜，11、载物台，12、聚光镜，13、锁光圈，14、下偏光镜，15、反光镜2、偏光显微镜的构成偏光显微镜的类型较多，但它们的构造基本相似。XPT7型偏光显微镜（图1）构成为：镜臂：呈弓形，其下端与镜座相联，上部装有镜筒。反光镜：是一个拥有平、凹两面的小圆镜，用于把光反射到显微 镜的光学系统中去。当进行低倍研究时，需要的光量不大，可用平面 镜，当进行高倍研究时，使用凹镜使光少许聚敛，可以增加视域的亮 度。下偏光镜：位于反光镜之上、从反光镜反射来的自然光，通过下 偏光镜后，即成为振动方向固定的偏光，通常用PP代表下偏光镜的 振动方向。下偏光镜可以转动，以便

3、调节其振动方向。锁光圈：在下偏光镜之上。可以自由开合，用以控制进入视域的 光量。聚光镜：在锁光圈之上。它是一个小凸透镜，可以把下偏光镜透 出的偏光聚敛而成锥形偏光。聚光镜可以自由安上或放下。载物台：是一个可以转动的圆形平台。边缘有刻度（0-360）， 附有游标尺，读出的角度可精确至1/10度。同时配有固定螺丝，用 以固定物台。物台中央有圆孔，是光线的通道。物台上有一对弹簧夹， 用以夹持光片。镜筒：为长的圆筒形，安装在镜臂上。转动镜臂上的粗动螺丝或 微动螺丝可用以调节焦距。镜筒上端装有目镜，下端装有物镜，中间 有试板孔、上偏光镜和勃氏镜。物镜：由l-5组复式透镜组成的。其下端的透镜称前透镜，上端

4、 的透镜称后透镜。前透镜愈小，镜头愈长，其放大倍数愈大。每台显 微镜附有3-7个不同放大倍数的物镜。每个物镜上刻有放大倍数、数 值孔径（n.a）、机械筒长、盖玻璃厚度等。数值孔径表征了物镜的聚 光能力，放大倍数越高的物镜其数值孔径越大，而对于同一放大倍数 的物镜，数值孔径越大则分辨率越高。目镜：由两片平凸透镜组成，目镜中可放置十字丝、目镜方格网 或分度尺等。显微镜的总放大倍数为目镜放大倍数与物镜放大倍数的 乘积。上偏光镜：其构造及作用与下偏光镜相同，但其振动方向（以AA 表示）与下偏光镜振动方向（以PP表示）垂直。上偏光镜可以自由 推入或拉出。勃氏镜：位于目镜与上偏光镜之间，是一个小的凸透镜，

5、根据需 要可推入或拉出。此外，除了以上一些主要部件外，偏光显微镜还有一些其他附件， 如用于定量分析的物台微尺、机械台和电动求积仪，用于晶体光性鉴 定的石膏试板、云母试板、石英楔补色器等。利用偏光显微镜的上述部件可以组合成单偏光、正交偏光、锥光 等光学分析系统，用来鉴定晶体的光学性质。3.1单偏光镜下的晶体光学性质利用单偏光镜鉴定晶体光学性质时，仅使用偏光显微镜中的下偏 光镜，而不使用锥光镜、上偏光镜和勃氏镜等光学部件，利用下偏光 镜观察、测定晶体光学性质。单偏光下观 察的内容有：晶体形态、晶体颗粒大小、 百分含量、解理、突起，糙面、贝克线以（1）晶体的形态每一种晶体往往具有一定的结晶习及颜色和

6、多色性等。性，构成一定的形态。晶体的形状、大小、完整程度常与形成条件、析晶顺序等有密图3.1晶体的自形程度切关系。所以研究晶体的形态，不仅可以自形晶，匹半自形晶，c.它形晶 帮助我们鉴定晶体，还可以用来推测其形成条件。需要注意的是，在 偏光显微镜中见到的晶体形态并不是整个立体形态，仅仅是晶体的某 一切片。切片方向不同，晶体的形态可完全不同。在单偏光中还可见晶体的自形程度，即晶体边棱的规则程度。根 据其不同的形貌特征可将晶体划分下列几个类型：自形晶：光片中晶形完整，一般呈规则的多边形（图3.1a），边 棱全为直线。析晶早、结晶能力强、物理化学环境适宜于晶体生长时， 便形成自形晶。半自形晶：光片中

7、晶形较完整，但比自形晶差，（图3.1b），部分 晶棱为直线，部分为不规则的曲线。半自形晶往往是析晶较晚的晶体。它形晶：光片中晶形呈不规则的粒状，晶棱均为它形的曲线（图 3.1c）。它形晶是析晶最晚或温度下降较快时析出的晶体。由于析晶时物质成分的粘度和杂质等因素的影响，还会形成一些 奇形的晶体。这些晶体在光片中呈雪花状、树枝状、鳞片状和放射状等形态的骸晶。这在玻璃结石中较为常见。此外，在镜下常能见到一个大晶体包裹着一些小晶体或其他物质， 称之为包裹体。包裹体可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。从 包裹体的成分和形态可以分析出晶体生长时的物理化学环境，成为物 相分析的一个重要依据。（2）晶体的解

8、理及解理角晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质称为 解理。裂开的面称为解理面。解理面一般平行于晶 面。许多晶体都具有解理，但解理的方向、组数（沿 几个方向有解理）及完善程度不一样，所以解理是 鉴定晶体的一个重要依据。解理具有方向性，它与 晶面或晶轴有一定关系。晶体的解理在光片中是一些平行或交叉的细缝（解理面与切面的 交线），称为解理缝。根据解理发育的完善程度，可以划分为极完全图3.2晶体的解理解理（3.2a）、完全解理（3.2b）和不完全解理（3.2c） 三类。有些晶体具有两组以上解理，可以通过测定 解理角来鉴定晶体。（3）颜色和多色性光片中晶体的颜色，是晶体对白光中七色光波选择吸收的结果。

9、如果晶体对白光中七色光波同等程度的吸收，透过晶体后仍为白光， 只是强度有所减弱，此时晶体不具颜色，为无色晶体。如果晶体对白 光中的各色光吸收程度不同，则透出晶体的各种色光强度比例将发生 改变，晶体呈现特定的颜色。光片中晶体颜色的深浅，称为颜色的浓 度。颜色浓度除与该晶体的吸收能力有关外，还与光片的厚度有关， 光片越厚吸收越多，则颜色越深。均质体晶体是光学各向同性体，其光学性质各方向一致，故对不 同振动方向的光波选择吸收也相同，所以均质体晶体的颜色和浓度， 不因光波的振动方向而发生变化。但部分非均质体晶体的颜色和浓度 是随方向而改变的。在单偏光镜下旋转物台时，非均质体晶体的颜色 和颜色深浅要发生

10、变化。这种由于光波和晶体中的振动方向不同，使 晶体颜色发生改变的现象称为多色性；颜色深浅发生改变的现象称为 吸收性。一轴晶晶体允许有两个主要的颜色，分别与、No相当。 二轴晶允许有三个主要的颜色，分别与光率体三主轴Ng、Nm、Np相 当。晶体的多色性或吸收性可用多色性公式或吸收性公式来表示，如 普通角闪石的多色性公式为Ng二深绿色，Nm=绿色，Np=浅黄绿色。（4）贝克线、糙面、突起及闪突起在光片中相邻两物质间，会因折射率不同而发生由折射、反射所引起的一些光学现象。在两个折射率不同的物质 接触处，可以看到比较黑暗的边 缘，称为晶体的轮廓。在轮廓附 近可以看到一条比较明亮的细 线，当升降镜筒时，

11、亮线发生移 动，这条较亮的细线称为贝克线。贝克线产生的原因主要由于相邻两物质的折射率不等，光通过接 触介面时，发生折射、反射所引图3.3贝克线的成因及移动规律（Nn）起的（图3.3）。按两物质接触 关系有下列几种情况：相邻两晶体倾斜接触，折射率大的晶体盖在折射率小的晶体之上 （图3.3a），平行光线射到接触面上，光由疏介质进入密介质，光靠 近法线方向折射，光线均向折射率高的一边折射，致使晶体的一边光 线增多而亮度增强，另一边光线减弱。所以在二物质交界处出现较亮 的贝克线和较暗的轮廓。相邻两晶体倾斜接触，折射率小的晶体盖在折射率大的晶体之上， 若接触面较缓（图3.3b），平行光线射到接触面上，光

12、由密介质进入 疏介质，光远离法线方向折射，光线均向折射率高的一边折射。不管二介质如何接触；贝克线移动的规律总是：提升镜简，贝克 线向折射率大的介质移动。根据贝克线移动规律，可以比较相邻二晶 体折射率的相对大小。在观察贝克线时，适当缩小光圈，减低视域的 亮度，使贝克线能清楚地看到。在单偏光镜下观察晶体表面时，可发现某些晶体表面较为光滑， 某些晶体表面显得粗糙呈麻点状，好像粗糙皮革一样，这科现象称为 糙面。糙面产生的原因是晶体光片表面具有一些显微状的凹凸不平，覆 盖在晶体之上的树胶，其折射率又与晶体折射率不同，光线通过二者 的接触面时，发生折射，甚至全反射作用，致使光片中晶体表面的光 线集散不一，

13、而显得明暗程度不相同，给人以粗糙的感觉。同时，在晶体形貌观察时还会感觉到不同晶体表面好象高低不平。 某些晶体显得高一些，某些晶体显得低平一些，这种现象称为突起。 突起仅仅是人们视力的一种感觉，因为在同一光片中，各个晶体表面 实际上是在同一水平面上，这种视觉上的突起主要是由于晶体折射率 与周围树胶折射率不同而引起的。晶体折射率与树胶折射率相差愈大，则晶体的突起愈高。在晶体光片制备时使用的树胶折射率等于1.54,对折射率大于树 胶的晶体属正突起；折射率小于树胶的晶体属负突起，在晶体光学鉴 定时可利用贝克线区分晶体的正负突起。根据光片中突起的高低、轮 廓、糙面的明显程度，一般把警惕的突起划分为六个等

14、级，如表3.1 所示。表3.1突起等级及特征突起等级折射率糙面及轮廓特征实例负突起1.78表面显著，轮廓很宽，贝克线移向晶体斜锆石非均质体晶体的折射率随光波在晶体中的振动方向不同而有差 异。双折射率很大的晶体，在单偏光镜下，旋转物台，突起高低发生 明显的变化，这种现象称为闪突起。例如方解石晶体有明显的闪突起， 可以作为鉴定晶体的一个重要特征。3.2正交偏光镜下的晶体光学性质所谓正交偏光镜，就是下偏光镜和上偏光镜联合使用，并且两偏 光镜的振动面处于互相垂直位置（图2.17）。为了观察方便，要使两 偏光镜的振动方向严格与目镜“东西”、“南北”十字丝一致。在正交 偏光镜下观察时，入射光是近于平行的光

15、束，故又称为平行正交偏光 镜。图3.4正交偏光镜的装置和光学特点图3.5晶体在正交镜下的消光现象在正交偏光镜的物台上，如不放任何晶体光片时（图3.4），其视 域是黑暗的。因为光通过下偏光镜，其振动方向被限制在下偏光镜的 振动面PP内，当PP方向振动的光到达上偏光镜AA时，由于两振动 方向互相垂直，光无法通过上偏光镜，所以视域是黑暗的。若在正交偏光镜下的物台上放置晶体光片，由于晶体的性质 和切片方向不同，将出现消光和干涉等光学现象。（1）消光现象晶体在正交镜下呈现黑暗的现象，称为消光现象。消光现象包括 全消光和四次消光两种。在正交镜下放均质体任意方向切片和非均质体垂直光轴的切片 （图3.5a），

16、由于这两种切片的光率体切面皆为圆切面，光波垂直这 种切片入射时，不发生双折射，也不改变入射光的振动方向。所以自 下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光， 通过晶体后，不改变原来的振动方向并与上 偏光镜的振动方向AA垂直，故不能透出上 偏光镜，使视域黑暗。旋转物台360，消 光现象不改变。这种消光现象称为全消光。 非晶体、等轴晶系的晶体和非均质晶体垂直 光轴的切片均为全消光。在正交镜下放上非均质体其它方向的切 片，由于这种切片的光率体切面均为椭圆， 当椭圆切面的长、短半径与上、下偏光镜的振动方向（PP、AA）一致 时（图3.5b），从下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，可以透 过晶体而不改变原来

17、的振动方向。当它到达上偏光镜时，因PP与AA 垂直，透不过上偏光镜而使晶体消光。而在其他位置时则总有部分光 透过上偏光镜。旋转物台360，晶体切片上的光率体椭圆半径与上、 下偏光镜的振动方向有四次平行的机会（即消光位），故晶体出现四次消光现象。由此可知，在正交镜下呈现全消光的晶体，可能是均质体，也可能是非均质体 图3-6薄片置于正交镜下的干涉作用 垂直光轴的切片。而呈现四次消光的，一定是非均质体晶体。所以四 次消光是非均质体的特征。非均质体垂直光轴以外的任意方向切片，不在消光位时，则将发 生干涉作用。（2）干涉现象当非均质体任意方向切片上的光率体椭圆半径K1、K2与上、下偏 光镜的振动方向AA

18、、PP斜交时（图3.6），自然光透过下偏光镜以振 动方向平行PP的偏光进入晶体切片后，发生双折射，分解形成振动 方向平行K1、K2的两种偏光。K1、K2的折射率不等（N N），在切 片中的传播速度也不相同（K1为慢光，K2为快光），因此它”们透出晶 体切片的时间必有先后，于是就产生了光程差，以R表示。如式3.1 所示。当K1、K2透过切片在空气中传播时，由于传播速度相同，所 以它们在到达上偏光镜之前，光程差保持不变。R=d（Ng-Np）（3.1）式中：R为光程差，d为晶体厚度，Ng、Np为晶体光率体切面的 主折射率。光程差通常以nm为单位表示。光程差的大小取决于晶体 的双折射率和晶体的厚度。K

19、1、K2两条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再度分解，形成K1、K1”和K2、 K2”四条偏光。其中K1”和K2”的振动方向垂直于上偏光镜的振动方 向AA，不能透过上偏光镜；而K1和K2的振动方向平行于上偏光镜 的振动方向AA，因此全部透过。由于K1和K2均起源于射入晶体之 前的那束偏振光，两者振动频率相同，均在AA平面内振动，且存在 光程差，故将会导致光的干涉效应。K1、K2两束光相叠加后的合成 光波振幅为：A2 = OB2 sin2 2a sin2（R兀 /人）+=OB2sin2 2asin2d（N -N ）兀/人（3.2）式中，OB值为入

20、射光的强度；a是盛体折片上光率体椭圆半径与 偏光镜振动方向间的夹角，转动物台可以改变a角；入是所用单色光 的波长。当晶体切片内的光波振动方向与上、下偏光镜的振动方向平行时， a=0, A+=0，晶体切片处于消光位。旋转物台一周，当a=0、90、180、 270时，均出现四次消光现象。而当a=45、135、225和315时， 晶体的亮度最大。如果使用单色光作光源，当光程差为波长的整数倍时， sind(Ng-Np)n/入=sinn兀=0, A+=0，此时晶体切片呈黑色。而当光 程差为半波长的奇数倍时，sin(2n+1) n/2=1,使合成波振幅A最 大，干涉结果使光增强。如果沿石英光轴方向，由薄至

21、厚磨成一条楔 形的光片(称为石英楔)。石英的最大双折率Ne-No=0.009是固定常 数。此时光程差的改变只随着石英楔的厚度变化。当由薄至厚逐渐插 入石英楔，造成光程差均匀增加，此时在视域里就可看到明暗相间的 条带(图3.7)。在R=2n2/2处，光消失呈现黑带；在R= C2n+1)2/2 处，光线加强而呈现单色光的亮带(最亮)。在光程差介于二者之间 处，则明亮程度介于全黑与最亮之间。明暗条带相间的距离由单色光 的波长而定，红光波长较长，明暗条带的距离大；紫光波长较短，明 暗条带的距离也小。图3.7用单色光照射石英楔的情况干涉色及色谱表白光由七种不同波长的单色光组成，由于不同单色光发生的消光

22、位和最强位因各自波长而处于不同位置，因此七种单色光的明暗干涉 条纹互相叠加而构成了与光程差相对应的特殊混合色，称为干涉色， 它是由白光干涉而成。干涉色的颜色只决定于光程差的大小，a角只 能影响干涉色的亮度。在白光的照射下，将石英楔插入试板孔中，薄的一端在前，随着 石英楔慢慢推入，可以见到石英楔的干涉色连续不断地变化，当光程 差为零时，石英楔呈黑色，光程差逐渐增加，干涉色由黑色变为钢灰， 然后顺着下列次序变化：钢灰、蓝灰、白、黄白、亮黄、橙黄、红、 紫、蓝绿、黄绿、橙黄、猩红、淡紫、灰蓝、淡绿高级白。这种 随着光程差的逐渐增加，产生的一系列有规律变化的干涉色序，称为 干涉色级序。在干涉色级序中，

23、颜色与颜色之间是逐渐过渡的，没有 明显的界限，干涉色级序愈高，界限愈不明显。通常将干涉色级序划 分以下几级：第一级：光程差为0-560nm，干涉色由低到高为：黑、钢灰、蓝 灰、白、黄白、亮黄、橙黄、红、紫红。这一级特征是光程差为2O0 nm左右时，各色波长的光均具有一定的亮度，互相混合而成白色， 称一级白色。一级干涉色中没有蓝色与绿色。第二级：光程差为560-1120nm，干涉色由低到高为：紫蓝、绿、 黄绿、橙红等色。其特征是颜色鲜艳，色带之间界限较清楚。第三级：光程差为1120-1680nm，干涉色由低到高为：紫、蓝、 蓝绿、黄绿、黄、橙、红。其特征不如二级鲜艳，色带之间的界限不 如二级那样

24、清楚。第四级：光程差为1680nm以上，干涉色由低到高为：紫灰、青灰、 绿灰、淡篮绿、浅橙红、高级白色。四级干涉色一般色调很淡，色带 之间完全是逐渐过渡，无明显界限。当光程差增加到五级以上，各色 光都不等量的出现，它们混合起来成为近似白色色调的颜色，称为高 级白。如方解石平行光轴的切片上，双折射率昵-盹=0.172，当光片 厚度磨到0.03mm时，其光程差R=d (N0-Ne) =5160nm，呈现高级白 色。这是高双折射率晶体的特征。干涉色级序的高低取决于光程差的大小，而光程差的大小又随着 光片厚度和双折射率的大小而变化，所以干涉色级序的高低应取决于 晶体光片的厚度和双折射率。在标准厚度0.

25、03mm的光片中，同一晶 体因切片方向不同，显示出不同的干涉色，一轴晶垂直光轴切片的双 折射率等于零，呈全消光，不显干涉色。平行光轴切片的双折射率最 大，具有最高干涉色。其他方向切片的干涉色介于上述两者之间。同 样，二轴晶垂直光轴切片为全消光，平行光轴面切片的干涉色为最高， 其他方向切片的干涉色变化于全黑与最高干涉色之间。显然在鉴定晶 体时，测定最高干涉色才有意义。表示干涉色级序的图表，称为色谱表，如图3.8，它是利用R=d (Ng-Np)公式中切片厚度、双折射率及光程差三者之间的关系作出 的。这个色谱表是米舍尔-列维在1889年创制的，故又称米舍尔-列 维色谱表。色谱表的水平方向表示光程差及

26、大小，单位为nm ；垂直方向表示 光片厚度，以毫米为单位；从座标原点放射出来的一条条斜线表示双 折射率的大小，每一根直线代表一个双折射率值，位于直线的末端。 一定的光程差，对于一定的干涉色。在各光程差的位置上，填上相应 的干涉色即成色谱表。第一级序第二级序第三级序第四级序图3.8干涉色色谱表第一级序第二级序第三级序第四级序在图表上表示了光程差、光片厚度和双折射率三者之间的关系， 所以当三者中知道其中两个，应用色谱表，就可求出第三数值。（4）补色法则和补色器正交偏光镜下测定晶体光学常数时，必须根据补色法则，利用补 色器来进行。设有两个非均质体任意方向的切面（除垂直光轴以外），其中一个 晶体切面的

27、光率体椭圆半径为Ng1和Np1。自下偏光镜上来的光通过 该晶体切面时产生双折射，两偏光透过光片后产生的光程差为R；另 一个晶体切面的光率体椭圆半径为Ng2和2。其光程差为七。如使 两切面重叠，则光通过两晶体切面后，必然会产生一个总的光程差， 以R表示。总的光程差R值是加大还是减小，取决于两晶体切面上光 率体椭圆半径的相对位置。若两晶体切面重叠时，NgiNg2、12,即两晶体切面的椭 圆半径是同名轴平行，则总光程差为R=R+R。若两晶体切面重叠时，NgiNp2、1幅2,即两晶体切面的椭 圆半径是异名轴平行，则总光程差为R= I R1-R2I。由此可知，两个晶体切面在正交偏光镜十字丝的45。位重叠

28、时， 如果切面的椭圆半径是同名轴平行，则总光程差等于两晶体切面光程 差之和，干涉色升高；如果是异名轴平行，则总光程差等于两晶体切 面光程差之差，干涉色降低。若总的光程差R=0,此时晶体切面消 色而变黑暗。在两晶体切面中，如果有一晶体切面的光率体椭圆半径的名称为 已知，根据上述原则，观察总光程差的增大还是减小，干涉色的升降 变化情况，可以确定另一晶体切面上光率体椭圆半径的名称。根据补色法则的原理，在光学显微分析时制成一套补色器，用来 帮助鉴定晶体光学性质。常用的补色器有石膏试板、云母试板和石英 楔等。石膏试板（图3.9a）是采用天然石膏或石英片（沿石膏NgNp方 向或沿石英平行光轴方向的切片）镶

29、嵌在长条板状的金属圆孔中，上 下用玻璃片夹住而成。石板的快光方向一般与金属板的长边平行并注 明在试板上。石膏晶体具有一定厚度，在正交偏光镜下会产生一级紫 红干涉色，光通过试板后产生560nm的光程差，使晶体的干涉色升降 一个级序。石膏试板主要适用于当晶体的干涉色为一级黄以下，尤其 当干涉色为一级灰或一级白时，使用石膏试板最为方便，而对于一级 黄以上干涉色则不灵敏。如晶体的光程差为一级灰，R=147nm，两者 重叠若是同名轴平行，则总光程差R=560+147=707nm，此光程差的 干涉色为二级蓝；当两者重叠是异名轴平行时，则总光程差 R= 560-147=413nm，此光程差的干涉色为一级橙黄

30、。图3.9常用补色器a.石膏试板；b.云母试板；c.石英楔云母试板（图3.9b ）是沿平行解理面的方向取一定厚度的白云母 片，镶嵌在长条状的金属板中，形状与石膏试板相同。它在正交镜下 产生的干涉色为一级灰白色，其光程差约为黄色光波长的四分之一， 即147nm。云母试板主要适用于一级、二级和三级干涉色的晶体，它 对晶体干涉色的影响恰是使晶体的干涉色跳越一个色序。例如当晶体 的干涉色为二级绿（800nm），插入云母试板，若同名轴平行，总光程 差R=800+147 = 947nm，干涉色为二级橙黄；若异名轴平行，总光程 差R=800-147 = 653nm，干涉色为二级蓝。当使用云母试板时，云母 试

31、板的光程差总是小于晶体的光程差，因此上述干涉色升高和降低是 对晶体的干涉色而言。石英楔（图3.9c）为沿石英平行光轴方向从薄至厚磨成一个楔形， 镶嵌在长条形金属板中，它能产生一至四级的连续干涉色，其光程差 为0-2240nm。在晶体光片上由薄至厚插入石英楔，当同名轴平行时， 晶体干涉色逐渐升高；异名轴平行时，晶体干涉色逐渐降低；当插至 石英楔与晶体光片光程差相等处，晶体消色而出现黑带。石英楔的使 用范围适用于一切干涉色，但通常当晶体的干涉色低于三级时，使用 石膏试板和云母试板比较方便。只有当晶体的干涉色较高，使用前两 种补色器不起作用时，方用石英楔。（5）正交偏光下鉴定晶体光学性质在正交偏光镜

32、下可鉴定的晶体光学性质包括:晶体的干涉色级序、 双折射率、消光类型、延性符号以及双晶等。晶体的光程差与其双折射率相对应，因此通过确定光程差可以掌 握晶体切片的双折射率，对鉴定晶体具有重要意义。由于同一色序的 干涉色具有不同的级序，因此测定光程差首先必须测定干涉色级序。 测定干涉色级序的方法包括目估法、边缘色带法和石英楔法等几种。石英楔能够产生逐渐升高（或降低）的干涉色和光程差。如果晶 体光率体的轴名与石英楔异名轴平行，则当逐渐插入石英楔使其产生 的光程差和晶体光程差相等时，两者抵消，目镜视域中出现黑带。此 时当前位石英楔的干涉色级序就相当于晶体切片的干涉色级序。而石 英楔的干涉色级序可以通过取

33、走载物台上光片后慢慢抽出石英楔、计 算抽出时视域中出现的红带数目，再加1即可得干涉色的级序。同一晶体，由于切片方向不同，其双折射率也不相同，故表现出 不同的干涉色。测定晶体的双折射率是指测定最高干涉色的切片上的 最大双折射率。选择干涉色最高的切片，利用石英楔测定其干涉色级 序，然后在干涉色色谱表上求出相应的光程差。根据光程差的公式 R=d（Ng-Np），在已知光片厚度的情况下即能确定晶体的双折射率。晶体的解理缝、双晶缝、晶体轮廓（晶棱）与光率体轴存在着一 定关系，其对应关系即为消光类型。当晶体消光时，晶体光片的解理 缝等与光率体轴之一平行时，为平行消光；如斜交则为斜消光。如晶 体具有两组解理，

34、且消光时目镜十字丝成为两组解理夹角的平分线 时，为对称消光。中级晶族晶体的c轴与光率体光轴平行，大多数切片为平行消光 和对称消光，斜消光切片很少见。斜方晶系晶体的光性方位为三个结 晶轴与光率体三主轴平行，根据晶形和切片方位的不同可以为平行消 光和对称消光，也可能为斜消光。单斜晶系晶体的光性方位为其结晶 轴b轴与光率体三主轴之一平行，其余两个主轴与结晶轴a轴、c轴 斜交，因此以斜消光为主，只有在特殊方位的切片中才显示对称消光 和平行消光。三斜晶系晶体的光性方位是三个结晶轴与光率体的三个 主轴都斜交，只可能为斜消光。许多晶体在形态上具有沿某一方向延长的特性，如针状、纤维状、 柱状等等。通常此方向与

35、晶体的某一结晶轴平行或近似平行。因此， 与该晶轴平行的切片就呈延长的形态，而其延长方向与光率体之间的 对应关系即晶体的延性符号。晶体的延性符号有两种：当晶体切片的 延长方向与光率体切面的长轴方向平行或其夹角小于45。时，称为 正延性；当晶体切片的延长方向与光率体切面的短轴方向平行或与其 夹角小于45时，称为负延性。在晶体的形成过程中，光率体轴互成映像的相邻两个单体规则地 连生在一起，即形成了双晶。双晶在正交镜下表现为相邻两个单体不 同时消光，呈现一明一暗的现象（图3.10）。根据双晶中单体的数目 和结合情况，可将双晶划分为简单双晶（图3.10a）、联合双晶（图 3.10b）、聚片双晶（图3.1

36、0c）和格子双晶（图3.10d）等。”聚片-取后.1椿本昌图2.23双晶的类型3.3锥光镜下的晶体光学性质在正交偏光镜的基础上，加上聚光镜和勃氏镜，换上高倍物镜， 组成锥光镜装置。聚光镜的作用在于使平行入射的偏光高度聚敛，形成锥形偏光（图 3.11）。在偏光锥中，除中央一条光线垂直地射到薄片外，其它光线 都是倾斜地入射到薄片上，而且其倾角越向外越大，在薄片中所经历 的距离也是越向外越长。但不管光线如何倾斜，其光波的振动平面仍 然与下偏光镜振动方向平行。a.平行光b.椎形光c.锥形光剖而图图3.11平行光和锥形光由于非均质体晶体的光学性质有方向性，当许多不同方向的入射 光同时通过晶体后，到上偏光

37、镜时所发生的消光和干涉效应各不相 同。所以在锥光镜下所观察的为偏光锥中各入射光至上偏光镜所产生 的消光和干涉现象的总和，它们构成了各式各样的特殊干涉图形，称 为干涉图。锥光镜下换用高倍物镜的目的在于能接纳较大范围的倾斜入射光 波。高倍物镜的工作距离较短，具有较大的光孔角，它能接纳与薄片 法线成60交角范围以内的倾斜入射光，这样看到的干涉图完整而 清楚。观察干涉图的方法有两种，第一种方法是去掉目镜、不用勃氏镜， 此时晶体干涉图像呈现在物镜焦平面上，其图形较小，但很清楚。第 二种方法是不去掉目镜、同时加入勃氏镜，此时勃氏镜与目镜联合组 成一个望远镜式的放大系统，可以见到一个放大的干涉图像，图形较

38、大，但较模糊。均质晶体的光学性质为各向同性，对于任何方向入射的光都不发 生双折射，在正交偏光镜下永远消光，在锥光镜下不形成干涉图。非 均质晶体的光学性质具有方向性，在锥光镜下能形成干涉图。通过锥 光镜观察可确定晶体的轴性、光性和切片类型。（1）一轴晶干涉图在一轴晶晶体中，因切片 方向不同，干涉图可分为三种 类型：垂直光轴切片、斜交光 轴切片和平行光轴切片的干 涉图。图3.12 一轴晶垂直光轴干涉图成因（正光性）对于晶体垂直光轴切片来 说，其光率体的光轴平行显微 镜镜筒中心轴。当锥形光入射 时，除了中央一条光线呈平行 光轴方向入射外，其余光线均沿不同方向倾斜射入切片。根据光率体 原理，垂直于每根

39、斜交入射光，都可作一个椭圆切面。因入射光方向 不同，故每个椭圆切面的长短半径方向也不相同。光率体两主轴在视 域中的分布如图3.12所示。根据正交偏光镜下的消光和干涉原理， 当晶体切片上光率体轴与上、下偏光镜振动方向平行时因消光而形成 黑臂，斜交时则因干涉而产生干涉色。因此垂直光轴切片在视域中可 见到一较粗的黑十字，两臂与十字丝平行，如图3.13a。视域被黑十 字分割为四个象限，干涉色为一级灰白。对于双折射率较高或双折射 率虽不高但薄片较厚的晶体，除黑十字以外，还具有以黑十字交点为 中心的同心色环，如图3.13b。干涉色级序愈向外愈高，干涉色色圈 愈向外愈密。垂直光轴切片的干涉图，当旋转物台时，

40、干涉图的形象 不变。pppC1.图3.13 一轴晶垂直光轴切片的干涉图对于斜交光轴切片来说，光轴的位置是倾斜的，光轴在切片平面 上的出露点不在视域中心。因此转动载物台时，黑十字绕着视域中心 作圆周运动。当光率体光轴与镜筒中心轴夹角较大时，光轴出露点落 在视域之外，只能见到黑十字中的每条黑臂平行移动并交替地在视域 中出现。平行光轴切片干涉图则完全不同，此时晶体光轴平行于载物台。 当光轴与上、下偏光镜振动方向之一平行时，视域中大部分光率体椭 圆半径与上、下偏光镜振动方向平行或近于平行而消光并呈粗大黑十 字（图3.14）。稍转动载物台，视域中大部分光率体椭圆半径大都与 上、下偏光镜振动方向斜交而变亮

41、，黑十字立即分裂成一对双曲线， 沿光轴方向迅速逃出视域，因变化迅速故称之为瞬变干涉图（又称闪 图）。V图3.14 一轴晶平行光轴切片干涉图（2）二轴晶干涉图二轴晶光率体的对称程度比一轴晶低，其干涉图比一轴晶的干涉 图复杂。按切片方向不同，二轴晶干涉图有以下几种类型：垂直锐角 等分线（Bxa）切片、垂直钝角等分线（BX0）切片、垂直一个光 轴（OA）切片、斜交光轴切片和平行光轴面（AP）切片干涉图等。对于垂直锐角等分线（LBxa）切片来说，锥形光射入二轴晶晶体 时，根据拜阿特一一弗伦涅尔定律，垂直于入射光的光率体切面的椭 圆半径必定是入射光与两个光轴所构成的二平面夹角的两个平分面 与切片的交线，即在二轴晶切片上任一点的光率体轴，必定是此点与 二光轴出露点连线夹角的角平分线（图3.15）。当光率体光轴面和光学法线与上、下偏光镜振动方向平行时，在 光轴面及光学法线Nm方向上的光率体椭圆半径与上、下偏光镜振动 方向平行，消光而形成黑十字干涉图像（图3.16）。黑十字两个臂粗 细不等，沿光轴面方向的黑臂较细，在两个光轴出露的地方更