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1、第五章锥光镜下晶体的光学性质本讲稿第一页，共三十页 在正交偏光镜间观察和测定一些晶体光在正交偏光镜间观察和测定一些晶体光学性质。还有一些重要的晶体光学性质，学性质。还有一些重要的晶体光学性质，如晶体的轴性、光性符号、光轴角大小及如晶体的轴性、光性符号、光轴角大小及晶体切面的准确方位等问题尚未解决。本晶体切面的准确方位等问题尚未解决。本章将要解决这些问题。章将要解决这些问题。本讲稿第二页，共三十页51、锥光镜的装置及光学特点、锥光镜的装置及光学特点1 1、锥光镜的装置、锥光镜的装置 在正交偏光镜基础上，于下偏光镜之上，载物台之在正交偏光镜基础上，于下偏光镜之上，载物台之下，加上一个聚光镜，换用高
2、倍物镜下，加上一个聚光镜，换用高倍物镜(45(45或或63)63)，加入，加入勃氏镜或去掉目镜，便完成了锥光镜的装置。勃氏镜或去掉目镜，便完成了锥光镜的装置。本讲稿第三页，共三十页本讲稿第四页，共三十页 加入聚光镜的目的，是使透出下偏光镜的平行加入聚光镜的目的，是使透出下偏光镜的平行偏光束高度聚敛，形成锥形偏光束，并使锥形的顶偏光束高度聚敛，形成锥形偏光束，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。从点正好在薄片的底面，以倒锥形光束进入矿片。从锥形光束的纵切面锥形光束的纵切面(平行光锥对称轴的切面平行光锥对称轴的切面)上看，上看，外倾斜角度愈大的光束，经过矿片的距离愈大；从外倾斜角
3、度愈大的光束，经过矿片的距离愈大；从横切面横切面(垂直光锥对称轴的切面垂直光锥对称轴的切面)上看，光束呈同心上看，光束呈同心层状，除中央一束光波是垂直入射矿片外，其余各层状，除中央一束光波是垂直入射矿片外，其余各光波都是倾斜入射矿片的，且各圈层距中心距离相光波都是倾斜入射矿片的，且各圈层距中心距离相等，则光束倾角相等。但无论如何倾斜，其振动方等，则光束倾角相等。但无论如何倾斜，其振动方向在薄片平面上的投影方向总是与向在薄片平面上的投影方向总是与PPPP平行的。平行的。本讲稿第五页，共三十页2 2、锥光镜的光特点、锥光镜的光特点（1 1）锥形光的特点锥形光的特点（除中央一条光波垂直矿（除中央一条
4、光波垂直矿片入射之外，其余各光波都是倾斜射入矿片，片入射之外，其余各光波都是倾斜射入矿片，而且愈外倾斜角愈大，在矿片中所经过的距而且愈外倾斜角愈大，在矿片中所经过的距离愈长）离愈长）本讲稿第六页，共三十页（2 2）干涉图的概念干涉图的概念（强调不同光波经过矿片的距离不同，（强调不同光波经过矿片的距离不同，如果双折射率相同的情况下，所产生的光程差不同，另外对于如果双折射率相同的情况下，所产生的光程差不同，另外对于非均质体光率体来说，不同角度入射的光波，其椭圆切面的长非均质体光率体来说，不同角度入射的光波，其椭圆切面的长短不同，即产生的双折射率不同，这样不同光波在两种因素的短不同，即产生的双折射率
5、不同，这样不同光波在两种因素的共同作用下，经过矿片后产生的光程差明显不同，达到上偏光共同作用下，经过矿片后产生的光程差明显不同，达到上偏光时产生的干涉色不同，这样在视域中就会出许多不同的干涉色）时产生的干涉色不同，这样在视域中就会出许多不同的干涉色）。本讲稿第七页，共三十页 偏光显微镜下观察到的矿物光学性质，是垂直光波传偏光显微镜下观察到的矿物光学性质，是垂直光波传播方向的切面所显示的光学性质。由于锥形偏光从不同的播方向的切面所显示的光学性质。由于锥形偏光从不同的方向入射矿片，就会在同一矿片中同时观察到不同方向切方向入射矿片，就会在同一矿片中同时观察到不同方向切面的光学性质。如在锥偏光镜下就能
6、同时观察到不同方向面的光学性质。如在锥偏光镜下就能同时观察到不同方向切面的消光和干涉现象。这些方向不同，且方向连续过渡切面的消光和干涉现象。这些方向不同，且方向连续过渡变化的所有切面的消光和干涉现象形成的整体图形就称为变化的所有切面的消光和干涉现象形成的整体图形就称为干涉图干涉图。换用高倍物镜就是为了接纳较大范围的锥形。换用高倍物镜就是为了接纳较大范围的锥形光波，以观察到范围较大、图形较完整的干涉图。光波，以观察到范围较大、图形较完整的干涉图。本讲稿第八页，共三十页52、一轴晶干涉图及光性正负的测定、一轴晶干涉图及光性正负的测定1 1、垂直光轴切面的干涉图、垂直光轴切面的干涉图（1）图像特点图
7、像特点（黑十字和同心干涉色色圈，且黑十字的（黑十字和同心干涉色色圈，且黑十字的黑臂平行上下偏光镜的振动方向，交点位于黑臂平行上下偏光镜的振动方向，交点位于AA、PP的交点，的交点，该点为光轴出露点）。载物台旋转一周，图像不变。该点为光轴出露点）。载物台旋转一周，图像不变。本讲稿第九页，共三十页干涉级序由内向外逐渐升高，愈外愈密；干涉色圈多少取决于矿物双折率和矿物厚度，双折率越大色圈越多；矿物厚度越大色圈越多。本讲稿第十页，共三十页（2）成因成因 波向图即是以不同方向入射晶体的光波所分解的两束偏光波向图即是以不同方向入射晶体的光波所分解的两束偏光的振动方向在水平面上的投影图。一轴晶垂直的振动方向
8、在水平面上的投影图。一轴晶垂直0A切面波向图由切面波向图由同心圆和放射线组成，同心圆线与放射线的交点为锥形光束在同心圆和放射线组成，同心圆线与放射线的交点为锥形光束在矿片的出露点，放射线方向为矿片的出露点，放射线方向为Ne光振动方向，同心圆线的切线光振动方向，同心圆线的切线方向为方向为No光振动方向，圆心为光振动方向，圆心为0A出露点出露点。本讲稿第十一页，共三十页本讲稿第十二页，共三十页1 1黑十字的成因黑十字的成因 在垂直光轴切面的波向图中，东西、南北方向上的光串体椭圆半径与下、上偏光镜的振在垂直光轴切面的波向图中，东西、南北方向上的光串体椭圆半径与下、上偏光镜的振动方向动方向PPPP、A
9、AAA平行或近于平行，在正交偏光间消光或近于消光。它们互相垂直构成黑十字。平行或近于平行，在正交偏光间消光或近于消光。它们互相垂直构成黑十字。如果矿物的双折率低，这种现象不明显。如果偏光显微镜中的下、上偏光镜振动方向如果矿物的双折率低，这种现象不明显。如果偏光显微镜中的下、上偏光镜振动方向PPPP、AAAA位置不在东西、南北方向上，则干涉图中的黑十字也不在东西、南北方向。位置不在东西、南北方向上，则干涉图中的黑十字也不在东西、南北方向。借此可以检查和借此可以检查和校正下、上偏光镜振动方向的位置校正下、上偏光镜振动方向的位置。2 2干涉色圈的成因干涉色圈的成因 入射光波是以光轴为中心的锥形偏光束
10、。中央一条光波是平行光轴射人晶体，入射光波是以光轴为中心的锥形偏光束。中央一条光波是平行光轴射人晶体，不发生双折射，其双折率为零，光程差等于零。其余各个光波都是斜交光轴入射不发生双折射，其双折率为零，光程差等于零。其余各个光波都是斜交光轴入射晶体，而且从中央向外，入射光波与光轴的夹角逐渐加大，其双折率逐渐增大；晶体，而且从中央向外，入射光波与光轴的夹角逐渐加大，其双折率逐渐增大；光波在矿片中经历的距离也是愈外愈长，光程差由中心向外逐渐增加，相应的干光波在矿片中经历的距离也是愈外愈长，光程差由中心向外逐渐增加，相应的干涉色级序也随之逐渐升高。锥形光束中与光轴夹角相等的各个人射光波，在矿片涉色级序
11、也随之逐渐升高。锥形光束中与光轴夹角相等的各个人射光波，在矿片平面上的出露点是以光轴出露点为中心的同心圆，它们所产生的光程差相等，相平面上的出露点是以光轴出露点为中心的同心圆，它们所产生的光程差相等，相应的干涉色相同，因而构成以光轴出露点为中心的同心圆状干涉色图，而且愈外应的干涉色相同，因而构成以光轴出露点为中心的同心圆状干涉色图，而且愈外干涉色级序愈高。干涉色级序愈高。本讲稿第十三页，共三十页（3 3）垂直光轴切面干涉图的应用）垂直光轴切面干涉图的应用（确定轴性和切面方向，（确定轴性和切面方向，测定光性正负（色圈移动方向判断方法）测定光性正负（色圈移动方向判断方法）1 1确定轴性和切面方向确
12、定轴性和切面方向 根据干涉图的图像特点，可确定为一轴晶垂直光轴切面。一轴晶其根据干涉图的图像特点，可确定为一轴晶垂直光轴切面。一轴晶其它方向切面及二轴晶矿物不具这种特征的干涉图。它方向切面及二轴晶矿物不具这种特征的干涉图。2 2测定光性符号测定光性符号 3 3确定切面方向确定切面方向 本讲稿第十四页，共三十页2 2、斜交光轴切面的干涉图、斜交光轴切面的干涉图（1）图像特点图像特点 在斜交光轴的切片中，光轴在矿片中的在斜交光轴的切片中，光轴在矿片中的位置是倾斜的。轴在矿片平面上的出露点，位置是倾斜的。轴在矿片平面上的出露点，即黑十字交点不在视域中心。所以斜交光即黑十字交点不在视域中心。所以斜交光
13、轴切面的干涉图是由不完整的黑十字和不轴切面的干涉图是由不完整的黑十字和不完整的干涉色圈组成。完整的干涉色圈组成。本讲稿第十五页，共三十页本讲稿第十六页，共三十页（3 3）斜交光轴切面干涉图的应用）斜交光轴切面干涉图的应用1.当光轴倾角不很大时，可以确定轴性及切当光轴倾角不很大时，可以确定轴性及切面方向。面方向。2.测定光性符号。测定光性符号。当黑十字交点在视域内时，测定光性符号的方法与垂宜光轴当黑十字交点在视域内时，测定光性符号的方法与垂宜光轴切面干涉图的方法相同。切面干涉图的方法相同。如果黑十字交点在视域之外时，转动载物台，根据黑带移动情况，如果黑十字交点在视域之外时，转动载物台，根据黑带移
14、动情况，可以确定黑十字交点在视域外的位置。（黑带下移，交点在右方，反可以确定黑十字交点在视域外的位置。（黑带下移，交点在右方，反之，在左方；左移，交点在下方，反之，在上方）测定光性符号的方之，在左方；左移，交点在下方，反之，在上方）测定光性符号的方法与垂宜光轴切面干涉图的方法相同。法与垂宜光轴切面干涉图的方法相同。本讲稿第十七页，共三十页3 3、平行光轴切面的干涉图、平行光轴切面的干涉图（自学）（自学）当光轴方向与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为当光轴方向与上、下偏光镜振动方向之一平行时，为一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域一个粗大模糊的黑十字，几乎占据整个视域,转动载物台，转动载物台，
15、粗大黑十字从中心分裂，并迅速沿光轴方向退出视域。因粗大黑十字从中心分裂，并迅速沿光轴方向退出视域。因为变化迅速，故称为瞬变干涉因或闪图。为变化迅速，故称为瞬变干涉因或闪图。本讲稿第十八页，共三十页53、二轴晶干涉图及光性正负的测定、二轴晶干涉图及光性正负的测定1 1、垂直锐角等分线（、垂直锐角等分线（BxaBxa）切面的干涉图）切面的干涉图（1 1）图像特点）图像特点 0。位时，干涉图由黑十字和位时，干涉图由黑十字和“”形干涉色圈组成。黑十字交点与十字丝交形干涉色圈组成。黑十字交点与十字丝交点重合，并代表点重合，并代表Bxa出露点。黑十字两个黑带一粗一细。当光轴角较小出露点。黑十字两个黑带一粗
16、一细。当光轴角较小(2V45。)时，在时，在1040倍的偏光镜下，两个倍的偏光镜下，两个0A出露点位于视域内，并位于较细的黑带出露点位于视域内，并位于较细的黑带上，且上，且OA出露点处更细。当矿物最大双折射率较大时，干涉色分别以两个出露点处更细。当矿物最大双折射率较大时，干涉色分别以两个OA出露点为中心呈圈层状分布。由于干涉色圈向外较密，向内较疏，色圈呈出露点为中心呈圈层状分布。由于干涉色圈向外较密，向内较疏，色圈呈椭圆状，外层干涉色圈相连呈椭圆状，外层干涉色圈相连呈“”字形，字形，“”字形的走向与细黑带走向字形的走向与细黑带走向平行。旋转物台，黑十字从中心开始分裂成两个弯曲的黑带。平行。旋转
17、物台，黑十字从中心开始分裂成两个弯曲的黑带。“”字形色字形色圈随之旋转。圈随之旋转。45。位时，两个黑带呈对称的双曲线，相距最远，两条黑带的顶点位时，两个黑带呈对称的双曲线，相距最远，两条黑带的顶点即为两即为两OA的出露点，黑带凸向的出露点，黑带凸向Bxa出露点出露点(十字丝交点十字丝交点)。90。位时干涉图与位时干涉图与0。位位干涉图相似干涉图相似;135。位干涉图与位干涉图与45。位相似，位相似，180。位干涉图与位干涉图与0。位相似位相似.本讲稿第十九页，共三十页本讲稿第二十页，共三十页 矿物的最大双折射率较大时，干涉色圈较多；较小矿物的最大双折射率较大时，干涉色圈较多；较小时，干涉色圈
18、较少。时，干涉色圈较少。2V2V较大时，两个较大时，两个OAOA出露点相距较远；出露点相距较远；2V2V较小时则相距较近。两个较小时则相距较近。两个0A0A出露点的距离还与物镜的放出露点的距离还与物镜的放大倍数有关，放大倍数愈大，距离愈近。如果大倍数有关，放大倍数愈大，距离愈近。如果2V2V较大较大(物物镜的放大倍数不是很大镜的放大倍数不是很大)，两，两0A0A出露点就会位于视域之外。出露点就会位于视域之外。本讲稿第二十一页，共三十页（2 2）成因）成因1消光带的成因消光带的成因 垂直垂直Bxa切面波向图如图所示。切面波向图如图所示。o。位时，十字位时，十字丝附近区域，光率体椭圆半径丝附近区域
19、，光率体椭圆半径PP、AA一致或近于一致，一致或近于一致，矿物消光而形成黑十字消光带。光轴面迹线方向，光率矿物消光而形成黑十字消光带。光轴面迹线方向，光率体椭圆半径与体椭圆半径与PP、AA一致的范围较窄，故消光带较细，一致的范围较窄，故消光带较细，与之垂直的方向一致的范围较宽，故消光带较粗。与之垂直的方向一致的范围较宽，故消光带较粗。本讲稿第二十二页，共三十页本讲稿第二十三页，共三十页 2 2干涉色圈的成因干涉色圈的成因 二轴晶有两根光轴，像一轴晶一样，干涉色分二轴晶有两根光轴，像一轴晶一样，干涉色分别以两别以两OAOA出露点为中心呈圈层状分布。出露点为中心呈圈层状分布。不管是正光性矿物还是负
20、光性矿物，不管是正光性矿物还是负光性矿物，0A0A出露点出露点(不发不发生双折射），由此向外，双折射率增加较快，向内增加生双折射），由此向外，双折射率增加较快，向内增加较慢较慢;同时，由同时，由0A0A出露点向外，光线通过矿片的距离是出露点向外，光线通过矿片的距离是逐渐增加的，向内是逐渐减小的。因此，由逐渐增加的，向内是逐渐减小的。因此，由0A0A出露点向出露点向外，外，R R增加较快，增加较快，表现为干涉色级序升高较快，干涉色表现为干涉色级序升高较快，干涉色圈较密；由圈较密；由0A0A向内，干涉色级序升高较慢，干涉色圈较向内，干涉色级序升高较慢，干涉色圈较疏。疏。本讲稿第二十四页，共三十页（
21、3 3）应用）应用1.1.确定轴性和切面方向确定轴性和切面方向 干涉图的特殊性。（干涉图的特殊性。（80 Np负光性：负光性：xa为为Np,Nm Ng 如果如果Nm是光率体椭圆的长半径，垂直切面的主轴为是光率体椭圆的长半径，垂直切面的主轴为Ng，矿物，矿物光性符号为正。如果光性符号为正。如果Nm是光率体椭圆的短半径，则垂直是光率体椭圆的短半径，则垂直Nm方方向为长半径向为长半径Ng，矿物光性符号为负。，矿物光性符号为负。本讲稿第二十五页，共三十页3.3.测定测定2V2V角的大小角的大小马拉德法马拉德法:D=K*sinE:D=K*sinE托比法托比法:利用利用D D，Nm,2vNm,2v间关系。
22、间关系。本讲稿第二十六页，共三十页2 2、垂直一个光轴切面的干涉图、垂直一个光轴切面的干涉图本讲稿第二十七页，共三十页垂直一个光轴切面的干涉图应用垂直一个光轴切面的干涉图应用1.1.确定轴性和切面方向确定轴性和切面方向2.2.测定光性正负测定光性正负3.3.测定测定2V2V角的大小角的大小:温切尔方法温切尔方法本讲稿第二十八页，共三十页3、斜交光轴切面的干涉图（自学）4、垂直钝角等分线切面的干涉图（自学）5、平行光轴面切面的干涉图（自学）本讲稿第二十九页，共三十页实验六：一轴晶干涉图实验六：一轴晶干涉图实验七：二轴晶干涉图实验七：二轴晶干涉图实验八：未知矿物鉴定实验八：未知矿物鉴定本讲稿第三十页，共三十页