《晶体光学基础》PPT课件

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1、材料研究方法Ⅰ——光学显微分析透射偏光显微分析反射偏光显微分析光学显微分析利用偏光显微镜对材料的显微组成和结构进行的分析。显微组成：材料中各组成相的种类和数量显微结构：组成相的形态、大小及分布孔隙的形态、大小及分布在电子显微镜被广泛应用之前，光学显微分析是最常用的材料组成与结构的分析方法，常被称为岩相分析。光学显微分析方法可分为透射偏光和反射偏光两种。（1）透射—光源发出的光线穿过材料薄片到达物镜成像。透射偏光下，可以对材料薄片中的显微组成和结构进行观察分析，但对无机非金属材料（以透明矿物为主）而言，更主要的是对材料薄片中的组成相进

2、行光性鉴定。（2）反射—光线投射到材料光片表面并反射回到物镜成像反射偏光下，同样可以对材料光片中的显微组成和结构进行观察分析，并且由于光片制备较薄片简单、材料结构不易在光片制备过程中遭受破坏，因此，在不要求矿物光性鉴定的情况下，材料的光学显微分析多采用反射偏光分析方法。1透射偏光显微分析由于鉴别矿物是光学显微分析的基础，因此在透射偏光显微分析中我们主要学习有关矿物光性鉴定的理论和方法——《晶体光学》。《晶体光学》是研究可见光通过透明晶体所产生的各种光学现象及其规律，同时阐述在偏光显微镜下研究鉴定透明矿物的基本方法和原理的一门科学。不

3、同的晶体其光学性质是不完全相同的，所以可以根据其在偏光显微镜下呈现的光性特征将它们识别出来，这就是矿物的光性鉴定，如：宝石鉴定。对应的，关于不透明矿物光性鉴定的理论是《不透明矿物的晶体光学》。透射偏光下几种矿物的部分鉴定特征1.1晶体光学基础1.1.1光的本性可见光是一种电磁波，由变化的电场和磁场交替产生而传播。故光波具有电磁波的一般特性：横波—光波的振动方向与传播方向垂直偏振性—光波仅沿一个方向振动的性质可见光的波长范围及波长与颜色的关系《晶体光学》P2图1-2自然光和偏振光的振动特点自然光—在垂直光波传播方向的平面内的任何方向上

4、都有等幅的光振动；偏振光—在垂直光波传播方向的平面内，只有一个固定方向上的光振动。《晶体光学》P3图1-3自然光可以通过反射、折射、双折射或选择吸收作用转变成偏光。所利用的光学部件可以是偏光片和偏光镜。偏光显微镜就是在光源之后加上一个偏光片/镜，将入射的自然光（阳光或灯光）改变成偏振光的。1.1.2光在晶体中的传播现象与本质现象—光发生传播方向的改变，即折射；本质—晶体中的原子或离子受电磁波扰动而极化成偶极子，正是偶极子的感应振动使光在晶体中继续传播。结果与规律结果—光的传播方向（折射）和速度发生改变；晶体则产生各种光学性质，包括折

5、射率。规律—折射定律；即光在晶体中的传播方向或速度与晶体折射率之间存在着定量的联系。光的折射《晶体光学》P5图1-5折射定律式中：N折射率；i入射角；r折射角；V光的传播速度N被称为第二介质对第一介质的相对折射率；若入射介质为真空（或空气），N称为折射介质的绝对折射率，简称折射率；介质的折射率最终取决于其组成和微观结构(内部质点的种类及其在空间的排列方式)。光在晶体中的传播规律：与晶体的结构对称程度有关。关于晶体定向时晶轴的安置和轴单位、轴角的表示晶体定向：《结晶学》中为表达晶面或晶棱在晶体中的方位而选择的坐标系统。（故为结

6、晶学方向）晶轴：晶体构造中的行列方向；轴角：尽可能等于90°轴单位：晶轴方向上行列结点间距，应尽可能使其相等。《结晶学》P85图6-2（1）发生单折射；（2）基本不改变入射光波的振动特征。即：入射光为自然光时，射入晶体后，在光波振动平面的各个振动方向上仍有等幅光振动；为偏振光时，则仍为沿原方向振动的偏振光，仅仅是传播方向和速度发生了改变。在高级晶族晶体中《晶体光学》P7图1-7在中、低级晶族晶体中（1）一般将发生双折射，分解成振动方向互相垂直、传播速度不同的两种偏光；（2）沿特殊方向入射，只发生单折射，且基本不改变入射光波的振动特征

7、。《晶体光学》P8图1-9几个重要的基本概念（1）光学各向同性：晶体的折射率不随光波振动方向不同而异的性质。光性均质体：具有光学各向同性的晶体。如：等轴晶系矿物和非晶态矿物。光学各向异性：晶体的折射率随光波振动方向不同而异的性质。光性非均质体：具有光学各向异性的晶体。如：中级晶族和低级晶族矿物.几个重要的基本概念（2）光轴：非均质体中光波沿其入射不发生双折射的方向，用OA表示。一轴晶：其中只有一根OA的晶体。（中级晶族晶体属此类）二轴晶：其中有两根OA的晶体。（低级晶族晶体属此类）常光：光波射入一轴晶发生双折射分解的两束偏光中，传播

8、速度（晶体折射率）不随振动方向不同而改变的那束偏光，以符号“o”表示。非常光：相对于常光的另一束偏光，以符号“e”表示。双折率：双折射产生的两偏光对应折射率之差：N2－N1思考题1.偏振光一定具有单色性吗？2.矿物的折射率受哪些因素的