《晶体光学》重点内容

《晶体光学》重点内容《晶体光学》重点内容1、可见光定义、波长范围及白光（名词解释）眼睛可以直接看见的一部分电磁波称为可见光，波长大致为390-770nm，白光是各种频率不同的单色光按一定比例组成的混合光。2、自然光和偏振光（名词解释）直接自光源发出的光都是自然光，自然光是由无数个振动方向各异的光波复合而成，即在垂直自然光传播方向的平面内，各个方向上都有相等振幅的光波振动。在垂直传播方向的某一固定方向上振动的光波，称为平面偏振光，简称偏光。3、光的折射与全反射（名词解释）光从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫光的折射。光从光密介质射向光疏介质，当入射角大于某一角度时，光在分界面上全部反射回原来介质的现象叫做全反射。4、折射率定义、公式及折射率值的意义（名词解释）光在空气中的速度与在介质中的速度之比称为折射率。5、均质体和非均质体定义及双折射（名词解释）高级晶族矿物晶体的光学性质各个方向相同，称为均质体矿物。中级晶族和低级晶族矿物的光学性质随方向而异，称为非均质体矿物。6、一轴晶和二轴晶定义及其特征（名词解释）非均质体矿物中，中级晶族矿物被称为一轴晶，低级晶族矿物被称为二轴晶，一轴晶平行高次对称轴方向光不发生双折射，二轴晶两个光轴在Ng、Np面内，且对称的位于Ng或Np两侧。7、光率体定义（名词解释）光率体是表示光波在晶体中各个振动方向上折射率和双折射率变化规律的一个立体几何图形。8、常光和非常光定义（名词解释）光在一轴晶中发生双折射，一束偏光的传播速度不随入射方向的改变而改变，即它的折射率为常数，这束偏光称为常光，以No表示。另一束偏光的传播速度随入射方向的改变而改变，即它的折射率为变数，这一束偏光称为非常光，以Ne‘表示。9、一轴晶光率体的光性符号及主要切面和特征Ne、No。垂直光轴园切面（得儿它N=0）、平行光轴椭圆切面（德尔塔=Nmax）、斜交光轴椭圆切面。10、二轴晶光率体主折射率、主轴、主轴面a。不等于b。不等于c。，主折射率Ng、Nm、Np。包含两个主轴的面称光轴面。光轴夹角称光轴角，以2V表示。锐角等分线Bxa，钝角等分线Bxo。11、二轴晶光率体的主要切面及其特征垂直光轴切面为园切面、包含两个主轴切面、包含一个主轴切面、不包含主轴切面。12、光性方位定义（高级晶族、中级晶族和低级晶族）光率体的主轴与晶体的结晶轴之间有着一定的空间关系，称为光性方位。高级晶族光性方位不受空间方向制约，中级晶族光性方位：c轴平行Ne，ab轴平行No，低级晶族随晶系不同而发上变化。13、偏光显微镜的构造（填空）机械部分：镜座、镜臂、中间镜筒、物镜转换器、载物台。光学系统：光源、下偏光镜、锁光圈、锥光镜、物镜、上偏光镜、勃氏镜、目镜。14、单偏光系统下主要观测晶体的哪些光学性质（填空）吸收性、多色性、闪突起、轮廓、糙面、突起、贝克线、贝克线色散、形态、解理、颜色。15、薄片中矿物解理类型及相关特征及解理角的定义密集、贯穿；间距较大，延续不能贯穿；稀少，断断续续。两组解理之间的夹角称为解理角。16、多色性、吸收性非均质矿物的光学性质不均匀性，对光的选择性吸收会随晶体方向不同而不同，在单偏光系统下旋转物台，矿物颜色的变化称为多色性。部分具有颜色的晶体，切面随载物台的旋转，颜色的浓度发生深浅的变化，称为吸收性。17、正交偏光系统下主要观测晶体的哪些光学性质（填空）晓光、干涉色、延性、双晶。18、干涉条件、干涉色级序及异常干涉色定义干涉条件：相位差恒定、频率相同、偏光振动面相同19、干涉色级别确定方法；补色原理和补色器边缘色带法、石英楔法。同名轴重合，干涉色升高；异名轴重合，干涉色降低。石膏试板、云母试板、石英楔20、消光类型、消光角及其测量方法平行消光、斜消光、对称消光。斜消光时，光率体主轴与解理缝、双晶缝或延长方向之间的夹角为消光角21、聚敛光学系统下主要观测晶体的哪些光学性质（填空）轴性、光性、光轴角、色散。第一章1、为什么一轴晶光率体所有椭圆切面上都有No？二轴晶光率体任意切面上是否都有Nm？在哪些切面上才有Nm？答：一轴晶光率体是以Ne轴为旋转轴的旋转椭球体，所有斜交光轴的切面都与圆切面相交，因此，所有斜交光轴的椭圆切面的长、短半径中必有一个是主轴No。否。（1）垂直光轴OA切面（2）垂直锐角等分线Bxa切面（3）垂直钝角等分线Bxo切面（4）垂直光轴面NgNp的斜交切面2、怎样定义一轴晶光率体的光性符号？怎样定义二轴晶光率体的光性符号？答：一轴晶光率体只要比较出Ne′、No的相对大小即可确定出矿物的光性符号。因为一轴正晶Ne＞Ne′＞No，一轴负晶Ne＜Ne′＜No，即只要确定出No＜Ne′，则矿物光性符号为正，No＞Ne′则矿物光性符号为负。二轴晶光率体必须确定Bxa方向是Ng轴还是Np轴：若Bxa=Ng（Bxo=Np），则光性符号为正；若Bxa=Np（Bxo=Ng），则光性符号为负。3、什么叫光轴角（2V），写出光轴角公式。(P19)答：两光轴相交的锐角称为光轴角。光轴角公式：tan2α=Ng2（Nm+Np）（Nm-Np）/Np2（Ng+Nm）（Ng-Nm）此式分子中的Ng2大于分母中的Np2，但分子中的（Nm+Np）小于分母中的（Ng+Nm），可以近似认为Ng2（Nm+Np）∕Np2（Ng+Nm）=1，这样可简化为：tan2α=（Nm-Np）/（Ng-Nm）。9、指出中级晶族、斜方晶系、单斜晶系、三斜晶系矿物的光性方位。(P24)答：中级晶族（一轴晶）矿物的光率体形态是旋转椭球体，其旋转轴是晶体的对称轴；斜方晶系矿物的光性方位是光率体的三个主轴（Ng、Nm、Np）与三个结晶轴（a、b、c）分别一致；单斜晶系矿物的光性方位是光率体三个主轴中有一个主轴与b轴一致（或平行），其余两主轴在ac平面内分别与a、c轴斜交；三斜晶系矿物的光性方位是光率体的三个主轴与结晶轴均斜交，斜交的方向和角度则因矿物种属不同而异。10、什么是折射率色散、双折射率色散、光率体色散？(P26)答：透明矿物的折射率随入射光波的不同而发生改变的现象称为折射率色散;非均质体矿物斜交OA切面的双折射率一般随入射光波波长的改变而改变的现象称为双折射率色散；由于非均质体的折射率色散强度随方向不同而不同，则随着入射光波长的改变，其光率体的大小、形态发生改变的现象称为光率体色散。第三章1、单偏光镜下观察晶体的哪些光学性质？与矿物对透射光波有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收性等。与矿物折射率有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线、色散效应等。3、什么叫贝克线？贝克线的移动规律是什么？在偏光显微镜下观察矿物切面光线较集中的一方沿矿物边缘形成一条亮带，这条亮带叫贝克线。移动规律：下降物台贝克线向折射率大的介质一方移动。8、突起一般划为几级？各个等级的折射率范围和镜下鉴定特征是什么？突起级别折射率糙面及边缘特征实例负高突起<1.48糙面及边缘显著，下降物台，贝克线移向树胶萤石负低突起1.48－1.54表面光滑，边缘不显著，下降物台，贝克线移向树胶。正长石、白榴石正低突起1.54－1.60表面光滑，边缘不显著，下降物台，贝克线移向矿物。石英（偏低），白云母（偏高）正中突起1.60－1.66糙面较显著，边缘较粗，下降物台，贝克线移向矿物黑云母、磷灰石、透闪石正高突起1.66－1.78糙面显著，边缘明显且较宽，下降物台，贝克线移向矿物辉石、橄榄石正极高突起>1.78糙面显著，边缘很宽很黑，下降物台，贝克线移向矿物榍石、石榴石9、什么叫贝克线色散？如何解释贝克线色散？该色散效应有何应用意义？当两种介质折射率相差很小时，贝克线发生变化，在折射率较低的矿物一边出现橙黄色细线，在折射率较高的矿物一边出现浅蓝色细线（观察时注意适当缩小光圈）这种现象称洛多奇尼科夫色散效应解释：洛多奇尼科夫色散效应产生的条件是两相邻的物质折射率相差很小在可见光范围内相等，但对黄光的折射率仍有差异，如图3-5A（课本P50）所示物质1和物质2的折射率在可见光范围内相等但对于黄光N1略大于N2因此物质1的色散曲线较陡；对于蓝光N1更大于N2所以蓝光折向折射率大的物质1对于橙（红）N1＜＜＜N2橙光折向物质2，这样贝克线色散成彩色带，靠近折射率大的一方为蓝色带，折射率小的一方为橙色带意义：洛多奇尼科夫色散效应常用于区分浅色造岩矿物石英，微斜长石，酸性斜长石，这给鉴定花岗岩带来很大方便12、合成金红石No=2.616，Ne=2.903，问平行OA切面能否见到闪突起？为什么？不能，金红石的双折率虽然很大，但是其最大最小折射率属于同一突起等级的折射率范围，故没有明显的等级差别，故不会出线闪突起13、铁黑云母Np=1.630，Ng=1.690，Np=黄红色，Ng=暗红棕色，问平行OAP切面能否看到闪突起？为什么？不能，它的最大双折率很大，最大最小折射率又属于不同突起等级，但黑云母颜色、吸收性变化大，掩盖了闪突起现象，使闪突起现象乃以察觉出来。14、解理纹的可见度与哪些因素有关？（1）矿物的解理性质（2）矿物的切面方向（3）N矿与N胶的差值18、什么叫矿物的颜色？矿物的颜色与哪些因素有关？矿物的颜色是矿物在单偏光镜下的色泽取决于矿物的化学成分，晶体的结构特点，晶体缺陷、杂质及超显微包裹等19、什么叫多色性？为什么矿物具有多色性？多色性明显程度与哪些因素有关？多色性是非均质体矿物颜色色彩发生改变呈多种色彩的现象。非均质体矿物光性上表现为各向异性，对光波的选择性吸收随方向的不同而改变，因此，在显微镜下旋转物台时，非均质体矿物的颜色色彩和浓度一般情况下都会发生改变。因素：与矿物本性有关；与切片方向有关，平行光轴或光轴面的切面的多色性最明显垂直光轴的切面不具多色性；此外与薄片厚度、视域亮度等因素也有关系。20、什么叫吸收性和吸收性公式？吸收性是矿物颜色深浅发生改变的现象表明矿物吸收性的形如No＜（或＞）Ne（一轴晶）和Ng＜（或＞）Nm＜（或＞）Np（二轴晶）的公式。23、有色一轴晶矿物垂直OA切面，平行OA切面，斜交OA切面的多色性吸收性有何区别？当垂直OA切面时，观察到No方向的颜色，无多色性。当平行OA切面时，Ne与PP平行，在Ne方向上振动的光波振幅最大，光强度最强，矿片上显示的是吸收Ne方向振动的光波之后的颜色。同理当No//PP时，Ne方向的振幅为零，矿片显示的是吸收No方向振动的光波之后的颜色；当斜交OA切面则时矿片显示上述两种颜色之间的过渡颜色。24、有色二轴晶矿物垂直OA切面、平行OAP切面、垂直Bxa切面多色性和吸收性有何特征？在垂直OA的切面上，观察到的是Nm的颜色，无多色性。在平行OAP切面上，多色性强：当Ng//PP时，显示Ng方向的颜色；当Np//PP时，显示Np方向的颜色，当Np、Ng与PP斜交时显示Np、Ng两种颜色之间的过渡色。在垂直Bxa切面上，多色性取决于Ng、Nm与PP夹角。27、某辉石Ng–Nm=0.003，Nm-Np=0.010，Np//b，Ng=浅绿色，Nm=红棕色，Np=红黄色。试求（1）晶系与光性符号；（2）光轴面的结晶学方位和最大双折率；（3）垂直Bxa切面的结晶学方位及其多色性；（4）要看到红黄色应找何切面？该切面能看到几个方向的解理纹？斜方晶系，Ng–Nm<p="">第四章1、当入射光波为偏光，如果其振动方向与光率体椭圆切面半径斜交，光波进入晶体后是如何传播的？如果其振动方向与光率体椭圆切面半径之一平行，光波进入晶体后又是如何传播的？斜交时，偏光入射矿片后会发生双折射，分解成振动方向分别平行矿片光率体椭圆两半经方向的两束偏光，两束偏光的振幅随光率体椭圆半径与PP的交角不同而不同。平行时，只有振动方向平行该半径方向的偏光才能透出矿片。2、什么叫消光？什么叫消光位？(P66)消光：矿物在正交偏光镜间呈现黑暗的现象消光位：非均质除垂直光轴以外的切片，在正交偏光镜间处于消光时的位置。3、什么叫全消光？那些类型的切面可以成全消光？全消光：转动物台360°,矿片的消光现象不改变。均质体任意切面和非均质体垂直OA的切面。5、什么叫干涉色？简述干涉色的成因。干涉色：正交偏光下用白光观察时，非均质体矿片呈现的各种颜色。透出下偏光镜的偏光，进入光率体椭圆半径与PP、AA斜交的非均质体矿物切面时，发生双折射，分解形成振动放向分别平行N1、N2方向的偏光。由于N1>N2，即透出矿片后，两平面偏光必然产生光程差R，由于它们符合相干光的条件，必然发生干涉作用。白光主要是由七种不同波长的色光组成，某一个光程差，它可能等于或接近等于一部分色光半波长的偶数倍，使这部分色光抵消或减弱；同时该光程差又可能等于或接近等于另一部分色光半波长的奇数倍，使这部分色光振幅加倍或部分加强，这些未被抵消的色光混合而形成的彩色就是干涉色。6、写出I—III级干涉色色序名称。第一级序：暗灰—灰白—浅黄—亮黄—橙—紫红第二级序：蓝—蓝绿—绿—黄—橙—紫红第三级序：蓝绿—绿—黄—橙—红7、简述I、II、III级干涉是的特点。第I级：色调灰暗，有独特的灰色、灰白色，缺少蓝色、绿色。第II级：色调鲜艳、较纯，各色带之间的界线较清晰，蓝色带宽，使后面与绿色带的过渡带变为蓝绿色。第III级：色调浅淡，各色带之间的界线不清晰，绿色带宽，影响到前面的蓝色带，是蓝色带变为蓝绿色，并使后面的黄色变为黄绿色。8、写出云母试板、石膏试板的光程差、干涉色及光率体椭圆半径的方位和名称。云母试板、石膏试板是否一定由白云母、透石膏制成？用水晶平行OA切面制作λ/4和1λ试板，应分别磨制多厚？云母试板光程差147mm，干涉色一级亮灰，光率体椭圆半径中长半径为Ng，短半径为Np。石膏试板光程差550mm，干涉色一级紫红，光率体椭圆半径中长半径为Ng，短半径为Np。其试板不一定由其矿物制成，用水晶时，λ/4需磨制0.016mm，1λ需磨制0.061mm。9、什么叫补色法？什么叫消色？消色和消光有什么区别？补色法则：在正交偏光镜间，两个非均质体任意方向的切片（除垂直光轴以外的），在45°位置重叠时，两矿片光率体椭圆半径同名半径平行,总光程差等于原来两矿片光程差之和，表现为干涉色升高。异名半径平行时,总光程差等于原来两矿片光程差之差，其干涉色降低（比原来高的干涉色降低，比原来低的干涉色不一定降低）。消色：当光率体椭圆异名半径平行时，总光程差R=0时，矿片黑暗，这种现象称为消色。区别：消色和消光虽然都是表现为黑暗，但它们的成因不同。消光是由于矿片光率体椭圆半径与PP一致，没有光透出上偏光镜而使矿片呈现黑暗；而消色是由于两矿片产生的干涉色正好抵消而使矿片呈现黑暗。10、云母试板置物台上，石膏试板插入试板孔中，旋转物台一周，干涉色如何变化？为什么？并辅以示意图说明之。旋转一周颜色由I浅黄?—II蓝绿—I浅黄—III蓝绿—I浅黄，连续交替变化变化。这是由于插入石膏试板干涉色的加强或减弱的缘故。11、干涉色于哪些因素有关？什么样的干涉色具有鉴定意义？应在那种切面上测定这种干涉色？干涉色高低取决于光程差，矿片的性质，矿片的切面方向，矿片的厚度。在切面方向上平行光轴或光轴面上最大，垂直光轴没有光程差，其余介于两者之间。某一种矿物的最高干涉色才有鉴定意义，应在切面方向平行光轴或光轴面的切面上测定。12、I级白和高级白的特点是什么？如何鉴定？高级白不像一级灰白那样纯净，而总是不同程度地带有珍珠表面或贝壳表面那样的晕彩。鉴定：干涉色为高级白的矿片，加入石膏试板后，光率体椭圆同名半径，干涉色升高一级仍为高级白；异名半径平行干涉色降低一级仍为高级白。干涉色为一级白的矿片，加入石膏试板后，光率体椭圆同名半径，干涉色升高一级为二级蓝绿；异名半径平行干涉色降低一级为一级浅黄。13、简述非均质体矿片上光率体椭圆半径方位和名称的测定步骤。①将选好的矿片移至视域中心，转物台使矿片消光。此时矿片光率体椭圆半径方向与目镜十字丝方向一致②转物台45°，使矿片干涉色最亮。此时矿片光率体椭圆半径方向与十字丝成45°交角，即与将插入的试板光率体椭圆半径方向一致③插入试板，确定干涉色是升高还是降低。若干涉色降低，说明矿片与试板光率体椭圆异名半径平行：平行试板边长方向的矿片光率体椭圆半径为长半径，另一方向为短半径④插入试板后，若干涉色升高，说明矿片与试板光率体椭圆同名半径平行：平行试板边长方向的矿片光率体椭圆半径为短半径，另一方向为长半径14、简述楔形边法测定矿物最高干涉色级序的步骤。①选择切面。一轴晶应为平行OA切面，二轴晶应为平行OAP切面，若为有色矿物，此类切面多色行最明显。总的原则是：首先要选择边缘色圈较多者，其次要选择切面主体表面干涉色较高者。若矿物的族名、光性方位已知，自行程度，则切面形态、解理纹方向也可作为选切面的依据②将选定的切面移至视域中心，从消光位转物台45°，观察切面主体干涉色彩③选择切面边缘干涉色色圈带较宽的区域，查明其中红色条带的数量，若为n条，则其干涉色级别为（n+1）级。当干涉色带较窄时，可用高倍物镜进行观察④干涉色的级数加上切面主体干涉色即为切面干涉色级序⑤为了确保测定准确，重复①至④步骤，多测几个切面，从中选取最高的干涉色作为矿物的最高干涉色17、消光类型分哪几种？各种消光类型的特点是什么？消光类型分为：平行消光、对称消光和斜消光平行消光：矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝之一平行。对称消光：矿片在消光位时，切面上的两组解理纹，或两组双晶纹，或两个方向的晶面纹的夹角等分线与十字丝方向一致斜消光：矿片在消光位时，矿物的解理纹、双晶纹、晶面纹等与目镜十字丝斜交18、消光角公式有哪三要素？消光角应在什么样的切面上测定？举例说明。消光角公式三要素：光率体椭圆半径名称、结晶方向名称、二者之间的夹角（α）数值测定条件：①切面可以在显微镜下定位，其光率体椭圆半径名称和结晶方向名称都可以确定②消光角大小与成分有明显的关系，即具有鉴定意义。例如，单斜晶系角闪石平行（010）的切面在偏光显微镜下能准确定位，其消光角随矿物种属不同而不同，角闪石垂直c轴的切面虽然在偏光显微镜下能准确定位，但其消光角大小不随种属而变，不仅所有单斜晶系角闪石，而且所有角闪石都为Nm∧（110）=28°，该切面的消光角不必精确测定。角闪石还有一类切面，如平行（210）的切面，虽然其消光角大小也随种属不同而变，但切面无法在偏光显微镜下定位，其消光角也没有必要鉴定。因此对斜交光的一般切面，无需测定其消光角。19、以普通角闪石为例，试述消光角的测定步骤。(P86)①选择符合要求的切面，将切面移至视域中心，在单偏光镜下使已知结晶方向平行纵丝(或横丝)记录物台读数x1②旋转物台使矿片消光，则切面光率体椭圆半径与十字丝方向一致，记录物台读数x2，算出α=|x1—x2|。并作素描图，标出光率体椭圆半径方及其与结晶方向的夹角α③旋转物台45°，矿片干涉色最亮。从试板孔中插入试板，根据干涉色升降确定光率体椭圆半径名称。④写出消光角公式。20、什么叫延性、正延性、负延性？延性对什么样的矿物具有鉴定意义？延性：矿物晶体沿着某一个或两个光率体椭圆半径方向延长的习性就称为矿物的延性正延性：长条状矿物切面，其延性方向与光率体椭圆长半径Ng或Ng′平行或其夹角小于45°时。负延性：长条状矿物切面，其延性方向与光率体椭圆短半径Np或Np′平行或其夹角小于45°时。第五章1、简述锥偏光镜中聚光镜、勃氏镜、高倍镜的作用。加入聚光镜的作用在于石透过下偏光镜的平行偏光束变成锥形偏光束，并使锥形的顶点正好在薄片的底面，以倒锥形光束进入矿片；观察干涉图时，换用高倍物镜的作用在于能接纳角大范围的倾斜入射光波以观察到范围较大、波形较完整的干涉图；加入勃氏镜的目的，是为了将干涉图实像成像到目镜一倍焦距之内，以在不去掉目镜的情况下看到一个放大的干涉图虚像。2、一轴晶垂直OA切面干涉图图像特征及其应用。图像特点：①由黑十字和同心圆干涉色圈组成，黑十字交点位于十字丝中心。②干涉色圈以黑十字交点为中心，成同心环状。干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。③转动物台360°,干涉图不发生变化。应用：①确定轴性和切面方向，根据图像特点,可确定为一轴晶垂直光轴的切②测定光性符号Ne=Ng正光性Ne=Np负光性3、一轴晶平行OA切面干涉图图像特征及其应用。特征：平行光轴切面的干涉图：当光轴方向与上下偏光镜振动方向之一平行时，为一粗大的模糊的黑十字，转动载物台，粗大黑十字从中心分裂，并讯速沿光轴方向退出视域。干涉图位闪图应用：确定切面方位，确定光性符号4、一轴晶任意切面（斜交OA切面）干涉图图像特征及其应用。特征：图像相当于垂直光轴的一部分，可分为近于垂直OA切面，近于平行OA切面，与OA交角较小的切面。第一类，干涉图中OA的出露点与十字丝交点不重合，但仍在视域内，其干涉图是一个不对称的垂直OA切面干涉图。旋转物台时，黑十字交点绕十字丝交点做圆周运动，干涉色圈随之转动；第二类，干涉图仍为闪图，但闪图速度较慢；第三类，OA出露点不在视域内，视域内见不到黑十字交点，最多只能见到一个闪带，旋转物台，黑十字交点之外的四段黑带轮流在视域内上下、左右平行移动，干涉圈随之转动?应用：第一类，可用于确定矿物的轴性和光性符号，但不能准确定向切面方位；第二类，不能确定轴性，若轴性已知，仍能利用此图确定矿物的光性符号，但不能在此切面上测定矿物最大折射率和最高干涉色；第三类，不能准确判定切面方位，但仍可用于判定矿物的轴性和光性符号。5、二轴晶垂直OA切面干涉图图像特征及其应用。特征：①图像特点相当于垂直锐角等分线(⊥Bxa)切面的干涉图的一半。②当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干涉图由一条直的黑带和卵形干涉色圈组成。③转动载物台，黑带发生弯曲，这是与一轴晶垂直光轴切面干涉图的区别之一。应用：①确定轴性和切面方向。根据图像特点,可确定为二轴晶垂直一个光轴的切面.②测定光性符号。⑶估