晶体光学复习资料(重点知识)
自然光和偏光
自然光：指直接由光源发出的光，光波振动方向在垂直于光波传播方向的平面内，作任何方向等振幅的振动
偏光：自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，称为偏振光或偏光根据自然界物质的光学性质不同，将其分为光性均质体与光性非均质体两大类。
高级晶族矿物中级晶族矿物
光性均质体光性非均质体
非晶质体低级晶轴矿物
光性均质体，又称为均质体。具各向同性的介质、其光学性质不随方向发生变化
光波在均质体中传播有以下两个特征：
1. 只有一个折射率
光波射入均质体时，其传播速度各个方向都相等，所以只有一个折射率。
2. 不改变入射光的振动方向
自然光入射均质体后仍然是自然光，偏光入射均质体后仍为偏光。一切具有双折射特征的介质称为光性非均质体，又称非均质体。非均质体是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而变化光波在非均质体中传播具有以下几个特征：
1. 不只一个主折射率
光波在非均质体中传播时，其传播速度随振动方向而发生变化，因而其相应折射率也随振动方向不同而改变。
2. 偏光化和双折射现象
当光波射入非均质体后，除特殊方向以外一般都将分解成振动方向互相垂直的两种偏光，这就是偏光化。
两种不同方向偏光的速度不等，导致折射率不等，引起了双折射现象。
两种偏光折射率的差值称为双折射率，简称双折率。
3. 一个或两个特殊方向——光轴
光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，这种特殊方向称为光轴(“OA”)。
中级晶簇晶体只有一个光轴，称为一轴晶；(与C轴重合)
低级晶簇晶体有两个光轴，称为二轴晶。
3. 一个或两个特殊方向——光轴
光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，这种特殊方向称为光轴(“OA”)。
中级晶簇晶体只有一个光轴，称为一轴晶；(与C轴重合)
低级晶簇晶体有两个光轴，称为二轴晶。
光率体是表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率值之间关系的一种光性指示体。
(一) 均质体光率体
包括等轴晶系矿物及非晶质矿物
光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其传播速度不变，折射率值相等，不发生双折射，因此，均质体光率体是一个圆球体。
(二) 非均质光率体
包括一轴晶光率体和二轴晶光率体
(1) 一轴晶光率体一轴晶矿物是指中级晶族，因为这类矿物只有一个光轴，即光波只有一个沿C轴入射的特殊方向不发生双折射，故称为一轴晶。
1. 形状
旋转椭球体，是以Ne轴(∥C轴)为旋转轴和No轴(⊥C轴)为半径组成的旋转椭球体。
2. 结构要素
两个主轴：两个互相垂直的轴，代表一轴晶两个主要光学方向，又称光学主轴，即Ne轴和No轴；它的长短代表主折射率大小。在不同的一轴晶光率体中，Ne和No值大小是不一样的，称为主折射率值，也可称光学主轴。
3. 一轴晶光率体的光性符号
一轴晶光率体是一个以Z轴为旋转轴的旋转椭球体。
光性符号：Ne>No 正光性，如石英
Ne (2) 二轴晶光率体 指低级晶族矿物。均具有二个光轴，故称二轴晶。 二轴晶光率体的特征： 1.形状三轴不等椭球体 2.结构要素 1) 三个主轴：三个互相⊥的光率体轴代表二轴晶矿物的三个主要光学方向，称为光学主轴，简称主轴(Ng、Nm、Np) 2) 三个主轴面：包含任意两个主轴的切面称主轴面(切面)，二轴晶光率体有三个互相垂直的主轴面。 ①NgNp；②NmNp；③NgNm 3) 二个光轴(OA)及两个圆切面： 通过Nm轴在光率体的一侧(Ng与Np之间)可以连续作一系列椭圆切面，在它们中间总可以找到一个半径相当于Nm的圆切面。另一侧也有一个圆切面，光波垂直这两个圆切面入射时，不发生双折射的特殊方向称之为光轴。因为有两个圆切面故有两个光轴，称二轴晶。 4) 光学法线： 通过光率体中心而垂直光轴面的方向称光学法线，光学法线与主轴Nm轴一致。光轴面法线方向永远是Nm。 5) 光轴角： 两个光轴之间所夹的锐角称光轴角，以符号“2V”表示，2V的平分线称锐角等分线，以Bxa表示；两个光轴之间的钝角等分线称钝角等分线，以Bxo表示。 3. 二轴晶光率体的光性符号 1) 根据锐角等分线Bxa是Ng还是Np决定二轴晶光性符号正负：当Bxa＝Ng时，为正光性(＋)； 当Bxa＝Np时，为正光性(－)； 2) 根据Ng、Nm、Np的相对大小，判断二轴晶光性符号正、负 当Ng－Nm>Nm－Np时，为正光性(＋)； 当Ng－Nm 光性方位 光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系称为光性方位。也就是光率体主轴N；Ne、No或Ng、Nm、Np与结晶轴X、Y、Z之间的关系。也可以说是光率体在晶体中的位置。 解理是指矿物晶体在外力作用下，沿一定方向裂成光滑平面的 性质。解理在薄片中表现为一些相互平行的细缝，称解理缝。 极完全解理、完全解理、不完全解理 解理夹角的测定 两组解理的夹角称解理夹角 测定两组解理夹角时，必须选择同时垂直两组解理面的切面。这种切面的特征是：两组解理缝最细最清楚，当其解理缝平行目镜十字丝竖丝时，稍微升降镜筒，解理缝不向左右移动。 测定方法为： 1) 按上述原则选择合适的切面 2) 转动载物台，使一组解理缝平行目镜十字丝竖丝，在载物台刻度盘上读数为a 3) 旋转载物台，使另一组解理缝平行目镜竖丝，载物台读数为b。两次读数之差（a与b之差）即为所测得的夹角。 如果矿物对白光中各单色光全部透过，则透过矿片后仍为白光，只是强度有所减弱，矿片显无色透明，如石英、长石等。 若全部吸收，则矿物为黑色； 若均匀吸收，则矿物呈灰色； 若不等量吸收，称选择性吸收，选择性吸收是矿物透过某些光波，呈现特定颜色 非均质体矿物对光波的选择吸收和吸收总强度是随方向而异。矿片颜色变化的现象称为多色性；颜色深浅变化的现象称为吸收性。 岩石薄片中，在两种折射率不同的物质接触处，可以看到一条比较黑暗的界限，称矿物的边缘 矿物边缘附近常见到一条比较明亮的细线，升降物台，亮线发生移动，这条亮线称贝克线或亮带。 贝克线移动的基本规律 1) 下降物台，贝克线向折射率大的方向移动 2) 上升物台，贝克线向折射率小的方向移动 在单偏光下观察不同矿物的表面时，可看到某些矿物表面比较光滑，某些矿物表面显得较为粗糙呈麻点状，好象粗糙皮革，这种现象称为糙面 薄片中有的矿物表面显得高，有的显得低，这种表面似乎高低不平的现象称为矿物的突起 突起的高低取决于矿物与树胶(矿物)折射率差值的大小 在单偏光镜下，转动物台，矿物突起高低发生显著变化的现象称为闪突起 矿片在正交下呈现黑暗的现象，称为消光现象 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 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 当矿片上光率体椭圆半径与AA、PP斜交时，不在消光位，则将发生干涉作用 干涉色级序 第一级序，光程差为0－550nm， 主要干涉色为暗灰－灰－白－黄－橙－紫红。 第二级序，光程差为550－1100nm， 主要干涉色为蓝－蓝绿－绿－黄－紫红。 第三级序，光程差为1100－1650nm， 主要干涉色为蓝绿－绿－黄－橙－红。 第四级序，光程差为1650－2240nm， 主要干涉色为粉红－浅绿－浅橙。 各级序的特征 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。 在正交偏光镜间，两个非均质体任意方向的切面（除垂直光轴的切面外），在45?位重叠时，光通过此两矿片后总光程差的增减法则（光程差的增减表现为干涉色级序的升降），称为补色法则。补色法则 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 当异名半径平行时，如果总光程差等于零，那么矿片就会变成灰黑色，此现象是消色。 常用的补色器 ⑴石膏试板（λ） 光程差为550 nm，在正交偏光45°位置时，呈现一级紫红干涉色，使矿片升高或降低一个级序。如矿片干涉色为一级灰，升高变为二级蓝，降低变为一级黄。 ⑵云母试板（1/4λ） 光程差为147nm，使矿片升、降一个色序。如矿片为一级紫红，升高变为二记蓝，降低变为一级橙黄。 ⑶石英楔 光程差为0～1680 nm，在45°位置时依次产生一级到三级干涉色。同名半径平行，干涉色不断升高。异名半径平行时，干涉色不断降低。 干涉色级序的观察与测定 ⑴选切面 干涉色级序的高低与切面方向有关，平行光轴或光轴面的切面干涉色最高，要选这种切面测定矿物最高干涉色级序。 ⑵楔形边法 矿物颗粒往往具有楔形的边缘，即由边缘至中心厚度逐渐增加，因而从R=d (N1-N2)中可知，其干涉色级序会由边缘向中心升高。 如果最外一圈为一级灰白，向中心干涉色逐渐升高而构成细小的干涉色色圈。其中经过一条红带，则矿片的干涉色为二级；经过n条红带，矿片的干涉色为（n+1）级。 如果矿片的边缘最外圈不是从一级灰白开始的，则不能用这种方法判断干涉色级序。 (3) 利用石英楔测定干涉色级序 1、将选定的具有最高干涉色的颗粒至于视域中心，旋转 物台使矿片消光。 2、旋转物台45?，使矿片的干涉色最亮。 3、从试板孔慢慢插入石英楔，观察矿片干涉色的变化。 可出现下列两种情况： a. 随着石英楔的插入，矿片的干涉色逐渐升高，石英楔与矿片的光率体椭圆切面的同名半径平行，必须转物台90 ，使异名半径平行，再进行测量。 b. 随着石英楔的插入，矿片的干涉色逐渐降低，证明异名半径平行。 当插到石英楔的光程差与矿片相等处，矿片消色而黑暗。再慢慢抽出石英楔，矿片上的干涉色又逐渐升高。在抽出过程中，注意观察矿片上干涉色的变化，如果其间经过一次红色，则矿片干涉色为二级，经过n条红带，矿片的干涉色为（n+1）级。 消光类型及消光角的测定 根据矿物消光时，矿物的解理缝、双晶缝及晶面迹线与目镜十字丝的关系可划分成三种消光类型： 1平行消光 2斜消光 光率体椭圆半径与解理缝、双晶缝及晶面迹线之间的夹角称为消光角。 3 对称消光 消光角的测定 只有测定向切面的消光角才有意义 延性符号的规定： 正延性：长条状矿物切面，其延长方向或解理缝方向与光率体椭圆长半径Ng或Ng′平行或其夹角小于45° 负延性：长条状矿物切面，其延长方向或解理缝方向与光率体椭圆短半径Np或Np′平行或其夹角小于45° 当两者的夹角为45°时，延性可正可负。 平行偏光束与锥形偏光束的重要区别： ⑴平行偏光基本上同一方向入射矿片。 ⑵锥形偏光，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。 在种锥光镜下，锥形偏光束中，各个不同方向的入射偏光通过矿片后到达上偏光镜所产生的消光和干涉现象的总和，构成了各式各样的特殊干涉图形，称为干涉图。 锥光镜的特点 ⑴聚光镜的作用: 使平行偏光变成锥形偏光。 ⑵勃氏镜或取去目镜作用: 放大干涉图。 ⑶高倍物镜作用: 接纳更大范围的入射光波，使图象更清晰。 (4)锥光系统的适用范围：非均质体 均质体矿物的光学性质各方向一致，光波以任何方向射入矿片，都不发生双折射，在正交下全消光，锥光下没有干涉图。 非均质体矿物的光学性质随方向而异，在锥光下能形成干涉图，其干涉图的图像特点因矿物的轴性和切面方向而不同。 锥光镜可以测定矿物的光学常数为：轴性、光性符号，光轴角和切面方向。 观察干涉图应注意的问题： (1) 首先使用低倍或者中倍物镜找到所需观察的矿物颗粒，置于视域中心后，换用高倍物镜(2) 换用高倍物镜后，检查是否已准焦，准焦应注意物镜不要与薄片相碰。 (3) 加上栽物台下的聚光镜后，要把聚光镜上升到最高位置，但不要与薄片相碰。 (4) 检查高倍物镜是否需要校正中心。 (5) 干涉图是消光和干涉效应的总和。 一轴晶干涉图 一轴晶有三种类型切片: 垂直光轴、平行光轴和斜交光轴。一轴晶干涉图，因切面方向不同而不同 垂直光轴切面的干涉图 ⑴切面特点 光率体的切面为圆切面，正交偏光下全消光（或干涉色最低）。干涉图的特点：由于R=d(Ng-Np）, 干涉图分为R较小的晶体和R 较大的晶体两种 R较小的晶体 一个位于视域中心的黑十字， 两臂与十字丝平行，转动物台，黑十字不动。黑十字将视域分为四个象限。 干涉色为一级灰白。 R较大的晶体 除黑十字外， 还具有以黑十字交点为中心的同心干涉色环，由中心向外越来越密，干涉色级序越来越高，转动物台干涉图不 变。 (2) 图像特点 ①由黑十字和同心圆状的干涉色色圈组成，黑十字交 点位于十字丝中心。 ②干涉色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。 垂直光轴切面干涉图应用 1、确定轴性和切面方向 根据图像特点, 确定为一轴晶垂直光轴的切面。 2、测定光性符号 Ne=Ng ，Ne>No：正光性 Ne=Np ，Ne 测定光性符号 一级灰干涉色加石膏试板，判断与正交偏光的情况相同。蓝—升高，黄—降低。 干涉色圈较多时，加云母试板（升降一个色序）。这时，升高区域的干涉色环向内移动，降低区域的干涉色环向外移动，并在光轴出路点附近出露两个黑点。 如果四个象限是一级灰白的干涉图，则选用石膏试板 ?插入石膏试板后，Ⅰ、Ⅲ象限干涉色由灰白变为蓝色，对石膏试板而言，干涉色升高，即同名轴平行。 ?又已知发散的方向为Ne，切线的方向为No，所以Ne=Ng，No=Np，为一轴晶的正光性。 ?插入石膏试板后，Ⅰ、Ⅲ象限干涉色由灰白变为黄色，对石膏试板而言，干涉色降低，即异名轴平行。 ?又已知发散的方向为Ne，切线的方向为No，所以Ne=Np，No=Ng，为一轴晶的负光性。 如果干涉图中有同心色环，说明该晶体的干涉色较高，则选用云母试板或石英楔。 ?插入云母试板： ?色环内收，干涉色升高； ?色环外扩，干涉色降低。 插入云母试板后，Ⅰ、Ⅲ象限干涉色色环内收，干涉色升高，即同名轴平行。 又已知发散的方向为Ne，切线的方向为No，所以Ne=Ng，No=Np，为一轴晶的正光性。 插入云母试板后，Ⅰ、Ⅲ象限干涉色色环外扩，干涉色降低，即异名轴平行。 又已知发散的方向为Ne，切线的方向为No，所以Ne=Np，No=Ng，为一轴晶的负光性。 判断黑十字的象限可根据下列四种现象： (1) 黑臂细的部分指向光轴出露点。 (2) 等色圈凹向对着光轴出露点。 (3) 顺时针旋转载物台，横向黑带下移后视域内必为Ⅱ象限，上移后则为Ⅳ象限；纵向黑带左移后视域内必为Ⅰ象限，右移后则为Ⅲ象限。 (4) 顺时针旋转载物台，黑带一端的方向与载物台转动方向相同，该端永远靠近光轴出露点。 二轴晶光率体对称程度比一轴晶低，因此，二轴晶干涉图比一轴晶复杂。 二轴晶有五种类型的干涉图： 1、垂直Bxa切片的干涉图 图像特点 (1) 0°位置：当光轴面与上下偏光镜振动方向之一平行时，干 涉图由黑十字和“∞”干涉色圈组成，干涉色圈的多少，取决于矿物双折率的大小及矿片厚度。 (2) 45°位置:转动物台，黑十字从中心分裂成两个弯曲的黑 带。当光轴面与上下偏光镜振动方向成45°夹角时，黑带弯曲度最大，成双曲线对称出现。顶点为两个光轴的出露点，它们之间的距离与光轴角（2V）成正比；弯曲黑带顶点突向Bxa 出露点。弯曲黑带顶点的连线为光轴面(AP) 。在旋转物台时，干涉色色圈随光轴出露点移动，其形状不发生变化。 (3) 90°位置:转动物台，弯曲黑带又合成黑十字，则干涉图 与0°时相似，仅干涉色色圈的位置同时转动了90° 应用 1) 确定轴性及切面方向（2V角小于80 时）。 根据图像特点,可确定为二轴晶垂直锐角等分线(⊥Bxa)的切面。 2) 测定光性符号 二轴晶矿物的光性正负划分原则是：Bxa＝Ng时，为正光性； Bxa=Np时，为负光性。故只要测出Bxa是Ng还是Np，就可解光性问题。 3) 估计光轴角大小 在垂直Bxa干涉图上，根据两弯曲黑带之间距离2D，估计2V 的大小。之间的距离越小，2V也越小。 2、垂直一个光轴切片的干涉图 3、斜交光轴切片的干涉图 4、垂直Bxo切片的干涉图 5、平行光轴面切片的干涉图。 晶体光学 1、晶体光学：晶体光学是研究光在单晶体中传播及其伴生现象的分支学科 2、光性矿物学：用透射偏光显微镜研究透明矿物的光学性质的学科。矿物学的一个分支。内容包括晶体光学 3、两者关系：包含与被包含关系 4、折射定律：折射线在入射线与法线组成的平面内；折射线和入射线分别位于法线两侧；两介质一定时，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数N，N称为折射介质2相对折射介质1的相对折射率，即N=sini/sinr=N2/N1。 5、相对折射率：光在两种不同介质中速度的比值叫做相对折射率。 6、光性均质体简称均质体，其光学性质不随方向发生变化，为各向同性的介质。 7、光性非均质体简称非均质体，各个方向的光学性质不同。 8、一轴晶光率体：垂直切面类型光率体切面为圆，其半径等于No，光波垂直这种切面入射(平行光轴入射)时，不发生双折射，其折射率等于No，双折率 N= 0，一轴晶只有一个这样的圆切面。平行切面类型光率体切面形状为椭圆光波垂直此切面入射，发生双折射,分解成两种偏光，其振动方向必然平行椭圆切面的长短半径，相应地折射率为两个主折射率Ne和No，双折率N=|Ne-No|，是一轴晶矿物的最大双折率。斜交切面为椭圆形光波垂直于此切面入射, 即斜交光轴入射，会发生双折射分解成两种偏光，其振动方向分别平行椭圆切面的长短半径，相应的折射率分别为No和Ne’，且总有一个为No双折率，N=|Ne’-No| < |Ne-No| 正晶时，短半径为No；负晶时，长半径为No 9、二轴晶光率体主要切面特征①垂直光轴切面为圆切面，半径等于Nm，光波垂直这种切面入射时，不发生双折射。折射率为Nm。②平行光轴面切面椭圆切面，半径分别等于Ng与Np，光波垂直这种切面入射时，发生双折射，双折射率等于椭圆半径之差，Ng-Np是二轴晶矿物最大双折率。③其它切面椭圆切面，发生双折射，长、短半径不同。 10、光性方位：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系就是光性方位，表示光率体的主轴N；Ne和No，或者Ng、Nm、Np与晶体的结晶轴a、b、c之间的关系。 11、光性方位（Optical orientation）：光率体主轴与晶体结晶轴之间的关系。中级晶簇光性方位：Z晶轴与Ne一致。低级晶簇光性方位：斜方晶系：三个主轴与三个结晶轴一致。如黄玉。单斜晶系：Y晶轴与光率体三个主轴之一重合，其余斜交。如透闪石。三斜晶系：光率体三个主轴与三个结晶轴斜交。如斜长石。 12、若在载物台上放置均质体或非均质体垂直光轴的矿片时，这类矿片的光率体切面为圆切面，由下偏光镜透出的振动方向平行PP的偏光，进入矿片后，沿任一圆半径方向振动通过矿片，不改变原来的振动方向 13、单偏光镜下观察矿物的外表特征——形态、解理，矿物对光波吸收强弱的性质，如颜色、多色性等，矿物折射率相对大小有关的光学性质，如突起、糙面、边缘、贝克线色散效应等。 14、校正中心：(1)在视城内，寻找任一小物点，把它移到十字丝中心。(2)转动载物台．如中心不正．则该物点必偏离十字丝中心；该物点随载物台旋转一周后，回到十字丝中心。此时，通过物镜(或载物台)校正螺丝将该物点所作圆周运动的 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？（P15） 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？(P14)怎样定义二轴晶光率体的光性符号？(P20) 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）。 4、画出一轴晶正光性光率体和一轴晶负光性光率体垂直OA、平行OA、斜交OA切面的形态，指出各切面的双折射率。（详见P15） 5、画出二轴晶光率体垂直OA、垂直Bxa、垂直Bxo、平行OAP切面的形态，指出各切面的双折射率，并在二轴负晶平行OAP切面上标出全部光率体要素。（见P22） 6、一轴晶正光性光率体放倒了是否能成为负光性光率体？反之，一轴负光性光率体竖直了是否能成为正光性光率体？为什么？ 不能。一轴晶光率体的光轴与结晶轴c轴方向一致，正、负光率体的倒放的同时改变了其光轴方向，所以错误。 7、当Ne趋近于No时，光率体有什么变化？ 答：最大双折率越来越小，趋近于均质体的光率体，即趋近于圆球体。 8、当Nm趋近于Np或Nm趋近于Ng时，光率体有什么变化？当Nm=Np或Nm=Ng时，分别是几轴晶、什么光性符号？ 答：当Nm趋近于Np或Nm趋近于Ng时，光率体趋近于二轴椭球体。当Nm=Np时是一轴晶，正光性。当Nm=Ng时是一轴晶，负光性。 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。 11、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。 12、二轴晶正光性光率体，当2V增大到90°时，光性符号有什么变化？(P20) 平面镜、凸透镜、凹透镜 1、光源：发光的物体叫光源. 2、光在均匀介质中是沿直线传播的 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折 3、光速 光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快， 光在真空中的传播速度：C = 3×108m/s ，在空气中的速度接近于这个速度，水中的速度为3/4C ，玻璃中为2/3C 4、光直线传播的应用 可解释许多光学现象：激光准直，影子的形成，月食、日食的形成、小孔成像等 5、光线 光线：表示光传播方向的直线，即沿光的传播路线画一直线，并在直线上画上 箭头表示光的传播方向（光线是假想的，实际并不存在） 6、光的反射 光从一种介质射向另一种介质的交界面时，一部分光返回原来介质中，使光的传播方向发生了改变，这种现象称为光的反射 7、光的反射定律 反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角 可归纳为：“三线一面，两线分居，两角相等” （3）反射角随入射角的增大而增大，减小而减小，当入射角为零时，反射角 也变为零度 8、两种反射现象 （1）镜面反射：（2）漫反射： 注意：无论是镜面反射，还是漫反射都遵循光的反射定律 9、在光的反射中光路可逆 10、平面镜对光的作用 （1）成像（2）改变光的传播方向 11、平面镜成像的特点 （1）成的像是正立的虚像（2）像和物的大小（3）像和物的连线与镜面垂直，像和物到镜的距离相等 理解：平面镜所成的像与物是以镜面为轴的对称图形 12、实像与虚像的区别 实像是实际光线会聚而成的，可以用屏接到，当然也能用眼看到。 虚像不是由实际光线会聚成的，而是实际光线反向延长线相交而成的，只能用眼看到，不能用屏接收。 13、平面镜的应用 （1）水中的倒影（2）平面镜成像（3）潜望镜 六、光的折射 1、光的折射 光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫光的折射 理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。 岩石学及晶体光学复习题答案 一、填空题（ 1、电磁波按照波长顺序排列依次为γ射线、Χ射线、（紫外线）、（可见光）、（红外线）、短无线电波、广播波段。 2、岩浆岩按照结晶程度可以分为三种结构（全晶质结构）、（半晶质结构）、（玻璃质结构）。 3、根据光波振动的特点，可以把光分为（自然光）和（偏光）。 4、橄榄岩的主要矿物成分是（橄榄石）和（辉石）。 5、母岩风化后形成的产物（碎屑物质）、（残余物质）、（溶解物质）。 6、风化作用的类型包括（物理风化作用）、（化学风化作用）、（生物风化作用）。 7、变质作用的因素有（温度）、（压力）、（具有化学活动性的流体）、（时间）。 8、根据地壳中元素丰度，地壳中主要由12种元素组成（氧）、（硅）、（铝）、（铁）、钙、钛、锰、镁、钠、钾、硼、氢。 8、岩石的结构按照矿物的绝对大小可以分为（显晶质结构）、（隐晶质结构）。 10、火山喷发的物质包括（挥发分）、（火山碎屑）、（熔岩流）。 11、岩浆岩按照SiO2的含量可以分为（超基性岩）、（基性岩）、（中性岩）、（酸性岩）四大类。 12、沉积岩的沉积物包括（母岩风化产物）、（生物物质）、（火山物质和宇宙物质）。 13、变质岩的结构按成因分为（变余结构）、（变晶结构）、（交代结构）、（碎裂结构）。 二、选择题 1、下面属于侵入岩的构造有（A） A．块状构造 B.杏仁构造 C.枕状构造 D.流纹构造 2、花岗岩的主要矿物成分是（B） A. 辉石和黑云母 B. 石英和长石 C.角闪石和橄榄石 D.角闪石和黑云母 3、陆地上最重要的搬运介质是（D） A.冰川 B.风 C.海湖波浪 D.流水 4、下列哪种矿物既存在与岩浆岩中又存在于沉积岩中（A） A.石英 B.橄榄石 C.辉石 D.普通角闪石 5、下列哪种矿物属于沉积岩中的同生矿物（D） A.石英 B.橄榄石 C.石榴子石D海绿石 6、地壳中分布最广的沉积岩是（C） A.碳酸盐岩类 B.陆源碎屑岩类 C.粘土岩类 D.硅质岩类 7、下列哪种矿物是变质岩中特有的矿物（B） 晶体光学-必备知识点 以上是吉林大学鸽子楼老师多年课件总结经典内容。 第一章晶体光学基础 晶体光学涉及某些重要的物理光学原理和结晶矿物学基础知识，本章要求学生重点掌握光的偏振现象、折射及折射率、光在晶体中的传播特性、晶体中的双折射现象、光率体和光性方位。其中重点是晶体中的双折射现象和光率体的构成；难点是光性方位。 一、光的基本性质及有关术语 ·光具有“波粒”两相性。晶体光学主要利用的是光的波动理论。 ·光波是一种横波。光的传播方向与振动方向互相垂直。晶体中许多光学现象与此有关。·可见光：电磁波谱中波长范围390—770nm的一个区段，由波长不同的七色光组成。 ·自然光：在垂直光波传播方向的断面内，光波作任意方向的振动，且振幅相等。 ·偏振光：在垂直光波传播方向的断面内，光波只在某一固定方向上振动。自然光转化为偏振光的过程称偏振化。 ·折射定律：Sin i（入射角）/ Sin a（折射角）= V i（入射速度）/ V a（折射速度）=N i-a N i-a为介质a对介质i的相对折射律。当介质i为真空时，N i-a称介质的(绝对)折射律，以N表示。N是介质微观特征的宏观反映，是物质的固有属性之一，因此它是鉴定矿物的重要光学常数之一。 ·全反射临界角和全反射：当光波从光密介质入射到光疏介质时，入射角i总是小于折射角a ，当a = 90 °时，i =φ，此时入射角φ称为全反射临界角。当入射角i> φ时，折射光波不再进入折射介质而全部返回到入射介质，这种能量的突变称为全反射。 二、光在晶体中的传播 根据光在物质中的传播特点，可以把自然界的物质分为光性均质体和光性非均质体。性均质体：指光学性质各方向相同的晶体。包括等轴晶系的矿物和非晶质物质。 ·光波在均质体中的传播特点：光的传播速度不因光的振动方向不同而发生改变（各向同性），联系折射定律可知，均质体的折射率只有一个。 ·光性非均质体：光性非均质体的光学性质因方向不同而改变（各向异性）。包括中级晶族(一轴晶)和低级晶族(二轴晶)的矿物。 ·光波在非均质体中的传播特点：光的传播速度因光波在晶体中的振动方向不同而发生改变。因而非均质体的折射率也因光波在晶体中的振动方向不同而改变。 ·有关术语介绍：双折射、双折射率、光轴、一轴晶矿物、二轴晶矿物。 （1）双折射：光波射入非均质体，除特殊方向外，将分解成振动方向互相垂直，传播速度不同，折射率不等的两种偏光，这种现象称为双折射。（2）双折射率：两种偏光的折射率值之差称为双折射率。许多晶体光学现象与此有关。 （3）光轴：光波沿非均质体的特殊方向入射时，不发生双折射，这种特殊的方向称为光轴。 中级晶族具有一个这样的特殊方向，称为一轴晶矿物；低级晶族具有两个这样的特殊方向，称为二轴晶矿物。 三、光率体 2010晶体光学试题答案 1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。（×） 2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。（√） 3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。（√） 4、两非均质体矿片在正交镜间的45°位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。（√） 5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。（√） 6、二轴晶光率体，当Np＞Nm＞Ng时，为负光性。（×） 7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。（√） 8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。（√） 9、某矿物的最高干涉色为Ⅱ级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现Ⅰ级紫红。（√） 10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。（×） 11、两非均质矿片在正交镜间的45°位置重叠，当异名半径平行时，总光程差等于两矿片光程差之差。（√） 12、在单偏光镜下，黑云母颜色最深时的解理缝方向可以代表下偏光的振动方向。（√） 13、同一岩石薄片中，同一种矿物的干涉色相同，不同种矿物的干涉色不同。（×） 14、某矿物的干涉色为二级绿，在45°位加云母试板，如同名半径平行，干涉色升高为二级蓝，如异名半径平行，干涉色降低为二级黄。（×） 15、角闪石的多色性只有在垂直Bxa的切面上观察才最明显。（×） 16、当非均质体矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光的振动方向平行时，矿片就会变黑而消色。（×） 17、在岩石薄片中透明矿物所呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波折射和散射的结果。（×） 18、矿片干涉色的高低取决于矿物性质和矿片厚度，在标准厚度下则受切面双折射率的影响。（√） 19、二轴晶垂直光轴切面的干涉图用途有：确定轴性、光性、切面方向和估计折射率的大小。（×） 20、矿片糙面的明显程度是受矿物软硬和矿片表面光滑程度的影响。（×） 21、在一轴晶平行光轴切面的干涉图中，从中心到边缘干涉色逐渐升高的方向就是Ne的方向。（×） 22、根据Ng、Nm和Np的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性正负，当Ng―Nm 初中光学知识点总结 一、光的传播 1、光源：能够发光的物体可分为 （1）自然光源如：太阳，萤火虫 （2）人造光源如：蜡烛，电灯 2、光的传播： （1）光在同种均匀介质中是沿直线传播的 （2）直线传播现象 ①影子的形成：日食、月食、无影灯 ②小孔成像：倒立、实像 3、光的传播速度"： （1）光在真空中的传播速度是3.0×108 （2）光在水中的传播速度是真空中的3/4 （3）光在玻璃中的传播速度是真空中的2/3 二、光的反射 1、反射现象：光射到物体的表面被反射出去的现象 2、概念： （1）一点：入射点 （2）二角： ①入射角：入射光线与法线的夹角 ②反射角：反射光学分与法线的夹角 （3）三线：入射光线、反射光线、法线 3、反射定律： （1）入射光线、反射光线、法线在同一平面内（三线共面）（2）入射光线、反射光线分居法线两侧（两线异侧） （3）反射角等于入射角（两角相等） 4、反射分类：遵循光的反射定律。 （1）镜面反射：入射光线平行，反射光线也平行 （2）漫反射：入射光线平行，反射光线不平行 5、平面镜成像：平面镜成的像是虚像，像与物体的大小相等，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，像与物体关于平面镜对称（等大，正立，虚像） 三、光的折射 1、折射现象：光由一种介质射入另一种介质时，在介面上将发生光路改变的现象。常见现象：筷子变"弯"、池水变浅、海市蜃楼。 2、光的折射初步规律：（1）光从空气斜射入其他介质，折射角小于反射角（2）光从其他介质斜射入空气，折射角大于入射角（3）光从一种介质垂直射入另一种介质，传播方向不变（4）当入射角增大时，折射角随之增大 3、光路是可逆的 四、光的色散 1、定义：白光经过三棱镜时被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象叫光的色散。 2、色光三基色：红、绿、蓝。混合后为白色 3、颜料三原色：红、黄、蓝。混合后为黑色 4、颜色 （1）透明体的颜色决定于物体透过的色光。（透明物体让和它颜色的光通过，把其它光都吸收）。 （2）不透明体的颜色决定于物体反射的色光。（有色不通明物体反射与它颜色相同的光，吸收其它颜色的光，白色物体反射各种色光，黑色物体吸收所有的光）。 五、光学探究凸透镜成像 1、凸透镜：对光有会聚作用。 2、相关概念： ①主光轴 ②焦点（F） ③光心（O） ④焦距（f） 3、经过凸透镜的三条特殊光线： ①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过异侧焦点； ②经过光心的光线传播方向不改变； 自然光和偏光 自然光：是指直接由光源发出的光，如太阳光、灯光等，自然光的光波振动方向在垂直于光波传播方向的平面内，作任何方向等振幅的振动 偏光：自然光经过反射、折射、双折射或选择性吸收等作用后，可以转变为只在一个方向上振动的光波，称为偏振光或偏光 根据自然界物质的光学性质不同，将其分为光性均质体与光性非均质体两大类。 高级晶族矿物中级晶族矿物光性均质体光性非均质体 非晶质体低级晶轴矿物光性均质体，又称为均质体。具各向同性的介质、其光学性质不随方向发生变化 光波在均质体中传播有以下两个特征： 1. 只有一个折射率 光波射入均质体时，其传播速度各个方向都相等，所以只有一个折射率。 2. 不改变入射光的振动方向 自然光入射均质体后仍然是自然光，偏光入射均质体后仍为偏光。 一切具有双折射特征的介质称为光性非均质体，又称非均质体。非均质体是各向异性的介质，其光学性质随方向不同而变化 光波在非均质体中传播具有以下几个特征： 1. 不只一个主折射率 光波在非均质体中传播时，其传播速度随振动方向而发生变化，因而其相应折射率也随振动方向不同而改变。 2. 偏光化和双折射现象 当光波射入非均质体后，除特殊方向以外一般都将分解成振动方向互相垂直的两种偏光，这就是偏光化。 两种不同方向偏光的速度不等，导致折射率不等，引起了双折射现象。 两种偏光折射率的差值称为双折射率，简称折射率。 3. 一个或两个特殊方向——光轴 光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，这种特殊方向称为光轴(“OA”)。 中级晶簇晶体只有一个光轴，称为一轴晶；(与C轴重合) 低级晶簇晶体有两个光轴，称为二轴晶。 3. 一个或两个特殊方向——光轴 光波沿非均质体的特殊方向射入时不发生双折射，也不改变入射光的振动方向，这种特殊方向称为光轴(“OA”)。 中级晶簇晶体只有一个光轴，称为一轴晶；(与C轴重合) 低级晶簇晶体有两个光轴，称为二轴晶。 光率体是表示光波在晶体中传播时，光波的振动方向与相应折射率值之间关系的一种 光性指示体。 (一) 均质体光率体 包括等轴晶系矿物及非晶质矿物 光波在均质体中传播时，向任何方向振动，其传播速度不变，折射率值相等，不发生双折射，因此，均质体光率体是一个圆球体。 1.①单偏光镜的装置有何特点？②如何确定下偏光镜的振动方向？③单偏光镜下可观察和测定透明矿物的哪些光学性质？参考答案：①单偏光镜就是只使用下偏光镜（起偏镜）来观察、测定矿片的晶体光学性质。 P33；②当黑云母解理与下偏光镜的振动方向平行时对黑云母吸收性最强，此时呈现深棕色，当解理与起偏振镜的振动方向垂直时，黑云母吸收性微弱，此时晶体呈现淡黄色，因此可通过观察黑云母不同颜色下的解理缝方向确定下偏光镜振动方向；③单偏光镜下观察和测定矿物晶体的光学性质包括矿物的外表特征（如形态、解理）、与矿物对光波选择吸收有关的光学性质（如颜色、多色性、吸收性）以及与矿物折射率值大小有关的光学性质（如边缘、贝克线、糙面、突起、色散效应）等。 P34 2.试描述下列矿物的形态、解理组数及其完善程度。 橄榄石 黑云母 角闪石 辉石矿物的形态P34 解理组数 完善程度P36 橄榄石他形1组不完全解理黑云母半自形1组极完全解理角闪石自形2组完全解理辉石半自形1组完全解理 3.解理缝的可见度与哪些因素有关？参考答案：矿片中解理缝的宽度、清楚程度，除与矿物本身的解理性质有关外，还与切面方向有密切联系。P35-P36 4.辉石和长石都具有两组完全解理。在岩石薄片中，为什么辉石具解理缝的切面多于长石且解理缝很清楚？而长石的解理缝却不易找到？参考答案：辉石类和长石类 矿物都具有两组完全解理，由于辉石类的解理缝可见临界角大于长石类矿物，在岩石薄片中辉石类矿物见到解理缝的颗粒比较多，而长石类矿物见到解理缝的颗粒比较少。P36 5.角闪石具有两组完全解理（夹角为56°或124°）。在岩石薄片中，为什么有的切面上可以见到两个方向的解理缝，有的切面只能见到一个方向的解理缝，而有的切面上却见不到解理缝呢？测量解理夹角应在什么切面上进行？参考答案：同一矿物不同方向切面上解理缝的可见性、清晰程度、宽度及组数不完全相同。P36；垂直两组解理面的切面上。P37 6.①在含有黑云母的岩石薄片中，为什么有的黑云母切面上看不见解理缝，并且多色性不明显？②见不到解理缝的黑云母切面，能说这种黑云母不具解理吗？为什么？参考答案：①其切面解理面倾斜角大雨解理缝可见临界角，看不到解理缝。P36其切面是垂直光轴或接近垂直光轴切面，所以多色性不明显。P40；②不能。显微镜下观察矿物的解理时，切不可凭个别或少数切面判断解理的有无和解理的组数。必须多观察一些切面，然后综合判断。P36 7.①什么是矿物的颜色？②矿物的颜色与那些因素有关？③任何有色矿物在单偏光镜下都有颜色吗？ 参考答案：①矿物在薄片中呈现的颜色与手标本上的颜色不用，前者是矿物不同方向切片在透射光下所呈现的颜色，而后者则是矿物在反射光、散射光下所呈现的颜色。晶体光学研究的是矿物薄片的颜色。 P37-P38；②矿物在薄片中呈现的颜色，主要取决于矿物的化学成分也取决于晶体的原子排列状态。 P38；③不一定。8.①什么叫多色性？②多色性明显程度的划分及其影响因素如何？③为何有的矿物有颜色，而又的矿物无颜色?④是否有色矿物都具有多色性？为什么？参考答案：①由于光波在晶体中的振动方向不同而使矿片颜色发生改变的现象称多色性。 P39；②多色性明显程度分为多色性及明显、多色性明显和多色性不太明显。 P40；影响因素：矿物在薄片中多色性的明显程度除与矿物本身性质有关之外，还与切面方 光学知识点知识点整理 一、光的直线传播 1、光现象：包括光的直线传播、光的反射和光的折射。 2、光源：能够发光的物体叫做光源。 ●光源按形成原因分，可以分为自然光源和人造光源。 例如，自然光源有太阳、萤火虫等，人造光源有如蜡烛、霓虹灯、白炽灯等。 ●月亮不是光源，月亮本身不发光，只是反射太阳的光。 3、光的直线传播：光在真空中或同一种均匀介质中是沿直线传播的，光的传播 不需要介质。 大气层是不均匀的，当光从大气层外射到地面时，光线发了了弯折（海市蜃楼、早晨看到太阳时，太阳还在地平线以下、星星的闪烁等） 光沿直线传播的现象：小孔成像、井底之蛙、影子、日食、月食、一叶障目。 ●光沿直线传播的应用： ①激光准直. 排直队要向前看齐. 打靶瞄准 ②影的形成：光在传播过程中，遇到不透明的物体，由于光是沿直线传播的，所 以在不透光的物体后面，光照射不到，形成了黑暗的部分就是影。 ③日食月食的形成 日食的成因：当月球运行到太阳和地球中间时，并且三球在一条直线上，太阳光沿直线传播过程中，被不透明的月球挡住，月球的黑影落在地球上，就形成了日食. 月食的成因：当地球运行到太阳和月球中间时，太阳光被不透明的地球挡住，地球的影落在月球上，就形成了月食. 如图：在月球后 1的位置可看到日全食， 在2的位置看到日偏食， 在3的位置看到日环食。 1 3 2 ④小孔成像：小孔成像实验早在《墨经》中就有记载小孔成像成倒立的实像， 其像的形状与孔的形状无关。像可能放大，也可能宿小。 用一个带有小孔的板遮挡在屏幕与物之间，屏幕上就会形成物的倒像，我们把这样的现象叫小孔成像。前后移动中间的板，像的大小也会随之发生变化。 这种现象反映了光沿直线传播的性质。 小孔成像原理：光在同一均匀介质中，不受引力作用干扰的情况下沿直线传播根据光的直线传播规律证明像长和物长之比等于像和物分别距小孔屏的距离之比。 4、光线：用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向的直线。（光线是假想的， 实际并不存在） 光线是由一小束光抽象而建立的理想物理模型，建立理想物理模型是研究物理的常用方法之一。 5、光速：光在不同物质中传播的速度一般不同，真空中最快. (1)光在真空中速度C=3×108m/s=3×105km/s；光在空气中速度约为3×108m/s。 光在水中速度为真空中光速的3/4，在玻璃中速度为真空中速度的2/3 。 雷声和闪电在同时同地发生，但我们总是先看到闪电后听到雷声，这说明什么问题？ 这表明光的传播速度比声音快. (2)光年是长度的单位，1光年表示光在1年时间所走的路程，1光年＝3×108 米/秒×365×24×3600秒＝9.46×1015米 注意：光年不是时间的单位。 二、光的反射 1.反射：光在两种物质的交界面处会发生反射。 我们能够看见不发光的物体，是因为物体反射的光进入了我们的眼睛。 定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫光的反射。任何物体的表面都会发生反射。 2.探究实验：探究光的反射规律 【设计实验】把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面，如图2-2所示。 一束光贴着纸板沿着某一个角度射到O点，经平面镜的反射，沿另一个方向 1.什么叫消光？什么叫消光位？ 消光：矿物在蒸饺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。 2.什么叫全消光？哪些类型的切面可以成全消光？全消光：转动物台360°矿片的次奥光现象不改变。均质体任意切面和非均质体垂直oA的切面 3.什么叫干涉色？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，进入光率体半径与pp、aa斜交的非均质体矿物切面时，发生双折射，分解行车震动方向分别平行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波长的偶数倍，是这部分色光就抵消或减弱；同时盖光程差有可能等于或接近等于另一部分色光半波长的奇数倍，是这部分色光振幅加倍或部分加强，这些为别抵消的色光混合而行成的彩色就是干涉色。 4.写出1-3级干涉色色序名称。 1：暗灰-灰白-浅黄-亮黄-橙-紫红 2：蓝-蓝绿-绿-黄-橙-紫红3：蓝绿-绿-黄-橙-红 5、简述1-3级干涉色的特 点 1、色调灰暗，有独特的灰 色，灰白色，缺少蓝色，绿 色 2、色调鲜明，较纯。各色 带之间的界限较清晰，蓝色 带宽，是后面与绿色带的过 渡带变为蓝色绿色 3、色调浅淡，各色带之间 的界限不清楚，绿色带宽， 影响到前面的蓝色带，是蓝 色带变色蓝绿色，并使后面 的黄色变为黄绿色。 6、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，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 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，但他们的成因 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 两矿片缠身过得干涉色正 好抵消而使矿片呈现黑暗。 7、一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，而总是不同程度的带 有珍珠表面或贝壳表面那 样的云彩。 鉴定;干涉色为高级白的矿 片，加入石膏石板后，光率 体椭圆同名半径，干涉色升 高一级认为高级白，异名半 径平行干涉色降低一级仍 为高级白。干涉色为以及白 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：一 名半径平行干涉色降低一 级为一级浅黄。 8.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,、将选好的矿片一直视域 中心，转物台使矿片消光。 此时矿片光率体椭圆半径 方向与目镜是自私方向一 直。 2、转物台45，是矿片干涉 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直。 3插入试板，圈定干涉色是 升高还是降低。如干涉色降 低，说明矿片与试板光率体 椭圆异名 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 试板变长方向的矿片光率 体椭圆半径为短半径，另一 方向为长半径。 9、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，矿物的节理纹、双晶纹、 镜面文等于目镜十字丝之 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 面纹等于目镜十字丝斜交。 10、什么叫延性。正延性、 负延性？延性对什么样的 矿物具有坚定意义？ 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ng或ng’平行或其夹 角小于45时 11、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。 非均质体矿物光型上表现 为各向异性，对光波的选择 性吸收岁方向的不同而改 变，因此在显微镜下旋转物 台式，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布局 多色性；此外与拨片厚度、 视域亮度等因素也有关系。 第一章 1.当入射光波射入一轴晶矿物时，发生双折射和偏光化，分解为两种振动方向相互垂直且传播速度不等的偏光，其中一种偏光无论入射光方向如何改变，其振动方向总是垂直于c轴的，相应折射率No 也始终保持不变。所以一轴晶光率体所有椭圆切面上都有No。 不是。（1）垂直光轴（OA）的切面（2）垂直锐角等分线（Bxa）的切面 （3）垂直钝角等分线（Bxo）的切面 2.一轴晶：Ne＞No，光性符号为正；Ne＜No，光性符号为负 二轴晶：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。 3.二轴晶两光轴相交的锐角称为光轴角以符号“2V”表示。 公式为tan2α= 4.P15图1-14，P16图1-15 （1）垂直光轴切面：双折射率为零（2）平行光轴切面：一轴正晶最大双折射率为Ne-No，一轴负晶最大双折射率为No-Ne （3）斜交光轴切面：一轴正晶Ne＞Ne＇＞No，一轴负晶Ne＜Ne＇＜No。5.P22图1-21 （1）垂直光轴（OA）的切面：双折射率为零（2）平行光轴面（OAP）的切面：最大双折射率Ng-Np （3）垂直锐角等分线（Bxa）的切面：二轴正晶Nm-Np，二轴负晶Ng-Nm （4）垂直钝角等分线（Bxo）的切面：二轴正晶Ng-Nm，二轴负晶Nm-Np 6.均不能。光率体是表示在晶体中传播的光波振动方向与晶体对该光波的折射率之间关系的立体几何图形。光性正负取决于Ne与No的相对大小，当Ne＞No时为正光性，Ne＜No时为负光性。无论正光性还是负光性其光率体直立旋转轴必定是Ne，水平旋转轴是No，放倒不能改变其光性正负。 7.由旋转椭球体逐渐变为圆球体。 8.光率体形状由三轴椭球体逐渐变为旋转椭球体。 Nm=Np时为一轴晶，光性符号为（+） Nm=Ng时为一轴晶，光性符号为（—） 9.中级晶族：三方晶系、四方晶系、六方晶系中，无论光性符号正、负，Ne轴总是与晶体的高次对称轴L3、L4、L6一致（或说平行）。 斜方晶系：其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（或说平行）。 单斜晶系：其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：其光性方位是光率体的三个主轴与三个结晶轴均斜交，斜交的方向和角度则因矿物种属不同而异。 10.绿光下，Ne=No，为均质体；红光白光下，Ne＞No，为一轴正晶；紫光下，Ne＜No，为一轴负晶。 11.折射率色散：透明物质的折射率随入射光波长的不同而发生改变的现象。 双折射率色散：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。 光率体色散：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。 12.变为均质体。 13.变为一轴晶。 15.（1）单斜（2）负（4）长轴Ng，短轴Nm （6）1.701-1.691 17.一轴晶，正光性。三组切面均有一相同值且其他两值均大于这一相同值。 第二章透明造岩矿物及宝石晶体光学鉴定常用仪器 1 透射偏光显微镜与生物显微镜和反射偏光显微镜的主要区别是什么？（31） 一、光的直线传播 光源：本身能够发光的物体叫光源。分为天然光源和人造光源。 1、光的传播 ①传播规律：光在同种均匀介质中沿直线传播。 ②光线：为了表示光的传播情况，我们通常用一条带箭头的直线表示光的传播轨迹和方 向，这样的直线叫做光线。光线实际上不存在的。 ③光的直线传播的应用及形成的现象： a 激光准直 b 影子的形成(透明的物体不能形成影子) c 日食月食的形成 （发生日食时，月球在太阳与地球之间） d 小孔成像。 小孔成像的特点：倒立的实像，与小孔的形状无关。 2、光的速度 光在真空中的传播速度c=3×108m/s=3×105km/s 。 在水中为真空中的3/4。玻璃中为真空中的2/3。 1光年=9.46×1015m 光年是长度单位，不是时间单位。 二、光的反射 1、定义：光从一种介质射向另一种介质表面时，一部分光被反射回原来介质的现象叫 光的反射。 2、反射定律： （1）反射光线与入射光线、法线在同一平面； （2）反射光线和入射光线分居法线两侧； （3）反射角等于入射角。（反射要说在前面） 光的反射过程中光路是可逆的。 3、反射的分类： ⑴ 镜面反射——平行光射到光滑平整的物体表面上，反射光线仍平行的反射。 镜面反 射的条件：反射面光滑平整。 ⑵ 漫反射——平行光射到凹凸不平的物体表面上，反射光线向着不同方向的反射 。漫 反射遵守光的反射定律。 区别镜面反射和漫射的方法：站在不同的方位看物体，如亮度差不多，则是漫反射， 如明亮程度不同，则是镜面反射。 4、凹面镜和凸面镜 （1）凹面镜对光线有会聚作用。 （2）凸面镜对光线有发散作用。 三、平面镜成像 1、平面镜成像特点 ①物和像大小相等②物和像到平面镜的距离相等。③物和像对应点的连线与镜面垂直。） 像和物体关于镜面对称 （注意：平面镜中像的大小只与物体有关，只要物体的大小不变，那么像的大小就不 会变） 平面镜成像的原理：光的反射定理 发生的是光的反射，遵循光的反射定律 填空： 1、单偏光下晶体光学性质的研究内容有、、和等四种。 （参考答案：矿物的形态、解理、颜色、突起） 2、突起正否确定的依据是。（参考答案：提升镜筒或下降镜筒时，贝克线的移动方向） 3、正交偏光下晶体光学性质的研究内容有和。（参考答案：消光和干涉现象） 4、斜长石按An值可分为、和等三类。其中，具有卡钠联晶和聚片双晶的斜长石为。 （参考答案：基性斜长石、中性斜长石、酸性斜长石。基性斜长石） 5、一轴晶垂直光轴的切面，是切面，其半径为，在正交镜下具的特点。 （参考答案：圆、No、全消光） 6、要准确测定普通辉石的消光角（Ng∧Z），必须选择的切面，这种切面在正交镜下的特征是具有。 （参考答案：平行光轴面、最高干涉色） 7、某二轴晶矿物的Y晶轴与光率体主轴Ng一致，其最大双折率为0.009，薄片厚度为0.03mm，在平行（010）的切 面上具有垂直Bxa切面的干涉图，此矿物应为光性，光轴面上的干涉色为。 （参考答案：正光性、I级灰白色） 8、在正交偏光镜下，矿片处于45°位加入石膏试板干涉色应当增加或减少；如果加入云母试板时，干涉 色应增加或减少。（参考答案：一个级序、一个色序） 9、岩石薄片由，和组成，连接它们的是，薄片的标准厚度 为，判别厚度的方法是。 （参考答案：载玻璃、矿片、盖玻璃、加拿大树胶、0.03 mm、石英的干涉色） 10、二轴晶垂直光轴切面干涉图的用途有，和。 （参考答案：确定轴性和切面方向、测定光性符号、估计光轴角大小） 11、矿物在薄片中的突起高低取决于，愈大，突起，愈小，突起。 （参考答案：矿物折射率与加拿大树胶折射率的差值大小、差值、愈高、差值、愈低） 12、二轴晶光率体有，，，和等主要切面。 （参考答案：垂直一根光轴、平行光轴面、垂直Bxa、垂直Bxo，斜交切面） 13、非均质矿物垂直光轴的切面在正交镜间为消光，而其他方向的切面则会出现消光。（参考答案：全消光、 四次消光） 14、判别下图矿物的轴性，光性正负和切面方向。并在图上出其光率体椭园切面半径的名称。 未加试板前干涉色为一级灰白。（参考答案：一轴晶、斜交光轴、负光性） 轴晶 方向的切面 光性 15、判别下图矿物的轴性，光性正负和切面方向。并在图上填出其光率体椭园切面的 半径名称。未加试板前干涉色为二级绿。（参考答案：二轴晶、垂直一根光轴、正光性） 晶体光学试题 判断题 1、要测定矿物的轴性和光性符号，应该选择在正交偏光下干涉色最高的切面。 2、在同一岩石薄片中，同种矿物不同方向的切面上，其干涉色不同。 3、对于一轴晶矿物来说，其延性和光性总是一致的。 4、两非均质体矿片在正交镜间的45°位重迭，当异名半径平行时，因总光程差为零而使矿片变黑暗的现象，称为消色。 5、贝克线的移动规律是下降物台，贝克线总是向折射率大的物质移动。 6、二轴晶光率体，当Np＞Nm＞Ng时，为负光性。 7、矿物的多色性在垂直光轴的切面上最不明显。 8、一轴晶光率体的旋转轴永远是Ne轴。 9、某矿物的最高干涉色为Ⅱ级紫红，因此该矿物的某些切面可能出现Ⅰ级紫红。 10、一轴晶平行光轴切面的干涉图与二轴晶平行光轴面切面的干涉图特点完全一样，在轴性明确的情况下也不能用作光性正负的测定。 11、两非均质矿片在正交镜间的45°位置重叠，当异名半径平行时，总光程差等于两矿片光程差之差。 12、在单偏光镜下，黑云母颜色最深时的解理缝方向可以代表下偏光的振动方向。 13、同一岩石薄片中，同一种矿物的干涉色相同，不同种矿物的干涉色不同。 14、某矿物的干涉色为二级绿，在45°位加云母试板，如同名半径平行，干涉色升高为二级蓝，如异名半径平行，干涉色降低为二级黄。 15、角闪石的多色性只有在垂直Bxa的切面上观察才最明显。 16、当非均质体矿片上的光率体椭圆半径与上、下偏光的振动方向平行时，矿片就会变黑而消色。 17、在岩石薄片中透明矿物所呈现的颜色是矿片对白光中各单色光波折射和散射的结果。 18、矿片干涉色的高低取决于矿物性质和矿片厚度，在标准厚度下则受切面双折射率的影响。 19、二轴晶垂直光轴切面的干涉图用途有：确定轴性、光性、切面方向和估计折射率的大小。 20、矿片糙面的明显程度是受矿物软硬和矿片表面光滑程度的影响。 21、在一轴晶平行光轴切面的干涉图中，从中心到边缘干涉色逐渐升高的方向就是Ne的方向。 22、根据Ng、Nm和Np的相对大小可以确定二轴晶矿物的光性正负，当Ng―Nm晶体光学及光性矿物学复习资料
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