光学显微分析1.pptx

主要内容晶体光学基础单偏光镜下晶体的光学性质正交偏光镜间晶体的光学性质锥光镜下晶体的光学性质第1页/共128页2.1晶体光学基础2.1.12.1.1光的基本性质 光是具有一定波长的电磁波；光是具有一定波长的电磁波；具有波动性和微粒性；具有波动性和微粒性；微粒性微粒性光是由无数作直线飞行的光是由无数作直线飞行的微粒组成（基于光的直线传播）。微粒组成（基于光的直线传播）。波动性波动性光是球形波的形式传播的光是球形波的形式传播的（反映了光运动形式）。（反映了光运动形式）。光电效应光电效应的发现，证明了光是一物质的发现，证明了光是一物质（即光是由具有极小能量的粒（即光是由具有极小能量的粒“光光子子”组成的），而波动是质的运动组成的），而波动是质的运动形式。形式。光的波动形式光的波动形式以正弦曲线运动，以正弦曲线运动，其传播方向与振动方向相互垂直。其传播方向与振动方向相互垂直。电磁波谱电磁波谱第2页/共128页自然光自然光一切普通光源所发出一切普通光源所发出的光。的光。特点：特点：在垂直于光波传播方向在垂直于光波传播方向的平面内，各方向上都有等幅的平面内，各方向上都有等幅的光振动，其振动面是瞬息万的光振动，其振动面是瞬息万变的，有无数个。变的，有无数个。2.1晶体光学基础2.1.2自然光和偏振光偏振光偏振光振动方向固定不变振动方向固定不变特点：在垂直于光波传播方向的平面内，只特点：在垂直于光波传播方向的平面内，只有一个固定方向上有等幅的光振动，振动面有一个固定方向上有等幅的光振动，振动面只有一个。又称为平面偏光。只有一个。又称为平面偏光。第3页/共128页2.1晶体光学基础2.1.3 光的折射与全反射1 1、光的折射、光的折射（折射定律（折射定律)入射线，折射线和折射面法线恒处于同一平面入射线，折射线和折射面法线恒处于同一平面内，且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于光波在入射介质与折射介质中内，且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于光波在入射介质与折射介质中的波速之比。的波速之比。N N2,12,1=V=Vi i/V/Vr r=sini/sinr =sini/sinr N N2,12,1折射介质对入射介质的折射率。折射介质对入射介质的折射率。若入射介质为真空若入射介质为真空，则，则N N称为折射介质的绝对折射率，简称为折射介质的绝对折射率，简称折射率。称折射率。N N2,12,1=sini/sinr=N V=sini/sinr=N V0 0/V/Vr rV Vr r光在介质中的传播速度。光在介质中的传播速度。N N0 0=1.0029=1.0029折射率值是宏观地反映介质的微观结构的光学常数，是鉴定透明矿物的最可靠常数折射率值是宏观地反映介质的微观结构的光学常数，是鉴定透明矿物的最可靠常数之一。之一。第4页/共128页当入射光由疏介质射入密介质时，当入射光由疏介质射入密介质时，i ir r，即折射线靠即折射线靠近法线；近法线；当入射光由密介质射入疏介质时，当入射光由密介质射入疏介质时，i ir r，即折射线离即折射线离开法线方向折射。开法线方向折射。增大入射角增大入射角i i，折射角折射角r r也随之增大，也随之增大，当当r=90r=90时，光线不再进入折射介质中，此时的入射时，光线不再进入折射介质中，此时的入射角称为全反射角（或临界角，用角称为全反射角（或临界角，用表示表示），），当入射角当入射角大于临界角时，即产生全反射。大于临界角时，即产生全反射。2.光的全反射2.1晶体光学基础2.1.3 光的折射与全反射第5页/共128页设：疏介质折射率设：疏介质折射率n n；密介质折射率密介质折射率N N；由折射定律：由折射定律：sin/sin 90=n/N n=Nsin sin/sin 90=n/N n=Nsin当当N N已知时，由全反射原理可求出另一介质的折射率已知时，由全反射原理可求出另一介质的折射率n n。阿贝折光仪阿贝折光仪2.1晶体光学基础2.1.3 光的折射与全反射应用第6页/共128页2.1晶体光学基础2.1.42.1.4光在晶体中的传播根据晶体的光学性质，将透明固体物质分为二根据晶体的光学性质，将透明固体物质分为二类：均质体与非均质体。类：均质体与非均质体。1 1、光在均质体中的传播、光在均质体中的传播 其传播速度不因光波振动方向的改变其传播速度不因光波振动方向的改变而发生变化。即光在均质体中传播时，而发生变化。即光在均质体中传播时，只发生单折射，其折射率值只有一个，只发生单折射，其折射率值只有一个，并且入射光波的振动特点和振动方向基并且入射光波的振动特点和振动方向基本不改变。本不改变。常见的均质体有二类：常见的均质体有二类：非晶体（如玻璃、非晶体（如玻璃、树胶等）和等轴晶系的晶体（如萤石、树胶等）和等轴晶系的晶体（如萤石、方镁石、石盐等）。方镁石、石盐等）。第7页/共128页2.1晶体光学基础2.1.42.1.4光在晶体中的传播2 2、光在非均质体中的传播、光在非均质体中的传播其传播速度随光波振动方向的改变而发生变化，因而折其传播速度随光波振动方向的改变而发生变化，因而折射率值也因振动方向的不同而变化，即非均质体的折射射率值也因振动方向的不同而变化，即非均质体的折射率值不只一个。率值不只一个。光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分解光波射入非均质体，除特殊方向外，都要分解成振动方向相互垂直且传播速度不等的两种偏成振动方向相互垂直且传播速度不等的两种偏光光即发生双折射现象（如图）。即发生双折射现象（如图）。两条偏光的折射率值之差称为双折射率。两条偏光的折射率值之差称为双折射率。实验证明，光波射入非均质体实验证明，光波射入非均质体的特殊方向不产生双折射现象，的特殊方向不产生双折射现象，该方向称为光轴（该方向称为光轴（OAOA表示）。表示）。根据这一性质，可将非均质体根据这一性质，可将非均质体分为二类：分为二类：一轴晶和二轴晶。一轴晶和二轴晶。第8页/共128页2.1晶体光学基础2.1.42.1.4光在晶体中的传播一轴晶一轴晶晶体中只有一晶体中只有一个方向不产生双折射，即个方向不产生双折射，即只有一根光轴（中级晶族只有一根光轴（中级晶族晶体）。晶体）。二轴晶二轴晶晶体中有二晶体中有二个方向不产生双折射，个方向不产生双折射，即有二根光轴（低级晶即有二根光轴（低级晶族晶体）。族晶体）。另一偏光振动方向平行于光轴和光另一偏光振动方向平行于光轴和光波传播方向构成的平面波传播方向构成的平面非常光，非常光，以以“e e”表示；表示；其折射率值随光波其折射率值随光波振动方向不同而变化，以振动方向不同而变化，以“N Ne e”表表示。示。对于一轴晶，除光轴方向外，入射对于一轴晶，除光轴方向外，入射光均有二个折射率，一偏光振动方光均有二个折射率，一偏光振动方向永远与光轴垂直向永远与光轴垂直常光，以常光，以“o o”表示；表示；其折射率值保持不变，其折射率值保持不变，以以“N No o”表示。表示。第9页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体1 1、定义、定义:表示光波在晶体中传播时，其振动方向与相应折射率之间关系表示光波在晶体中传播时，其振动方向与相应折射率之间关系的光性指示体（立体几何图形）。的光性指示体（立体几何图形）。作图方法简介：在各个光波的振动方向上，将其相应的折射率值按作图方法简介：在各个光波的振动方向上，将其相应的折射率值按”一一定比例截取线段，自中心以这些线段为半径，并将这些线段的端点连接定比例截取线段，自中心以这些线段为半径，并将这些线段的端点连接起来起来“，从而构成了空间几何体。，从而构成了空间几何体。如何求实际晶体的光率体：根据晶体不同方向的切片，在折光仪上测出如何求实际晶体的光率体：根据晶体不同方向的切片，在折光仪上测出各光波振动方向上的相应折射率所作的立体图形。各光波振动方向上的相应折射率所作的立体图形。光率体简单形象，运用方便，成为解释光率体简单形象，运用方便，成为解释一切晶体一切晶体光学现象的基础。光学现象的基础。第10页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体3 3、均质体光率体、均质体光率体形态形态球体；球体；对光性的指示对光性的指示过光率体的中心垂过光率体的中心垂直入射光作切面，在任何方向上得到直入射光作切面，在任何方向上得到的都是圆切面，圆切面的半径代表其的都是圆切面，圆切面的半径代表其折射率值。折射率值。2、光率体的分类光率体的分类根据晶体的对根据晶体的对称特征，分为三类：均质体光率体、称特征，分为三类：均质体光率体、一轴晶光率体、二轴晶光率体。一轴晶光率体、二轴晶光率体。第11页/共128页4 4、一轴晶光率体、一轴晶光率体(1)(1)形态形态旋转椭球体，旋转轴为光轴（晶体的旋转椭球体，旋转轴为光轴（晶体的c c轴），并且有正负之分。轴），并且有正负之分。(2)(2)举例：举例：a a、石英、石英:光波沿光波沿c c轴方向入射时，不发生双折射，测得轴方向入射时，不发生双折射，测得c c轴切片的折射率轴切片的折射率No=1.544No=1.544，可得可得一圆切面一圆切面;光波垂直光波垂直c c轴入射时，发生双折射，产生二条振动方向相互垂直的偏光，在轴入射时，发生双折射，产生二条振动方向相互垂直的偏光，在c c轴轴切片上，测得折射率切片上，测得折射率No=1.544No=1.544，Ne=1.553Ne=1.553以二折射率值为长短半径，可得一椭圆以二折射率值为长短半径，可得一椭圆切面。切面。垂直垂直c c轴的入射光可有无数条，均可得到相同的椭圆切面，将它们联系起来，轴的入射光可有无数条，均可得到相同的椭圆切面，将它们联系起来，可得到石英的光率体。可得到石英的光率体。2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体特点：特点：旋转轴为长轴，旋转轴为长轴，NeNeNoNo，一轴晶正光性光率体，相应矿物为一轴晶正光性光率体，相应矿物为一轴晶正光性矿物。一轴晶正光性矿物。第12页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体b b、方解石、方解石 No=1.658No=1.658，Ne=1.486 Ne=1.486特点：旋转轴为短轴，特点：旋转轴为短轴，Ne Ne NoNo，一一轴晶负光性光率体，相应矿物为一轴轴晶负光性光率体，相应矿物为一轴晶负光性矿物。晶负光性矿物。(3)(3)对光性的指示：对光性的指示：过光率体中心垂直入射光作切面（过光率体中心垂直入射光作切面（OAOA除外），为一椭圆除外），为一椭圆切面。切面。椭圆的长短半径方向为光波振动方向；半径的长度为相应折射率的大小；二半椭圆的长短半径方向为光波振动方向；半径的长度为相应折射率的大小；二半径之差为相应双折射率值。径之差为相应双折射率值。第13页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体(4)一轴晶光率体的主要切面（1 1）垂直光轴的切面）垂直光轴的切面以以NoNo为半径的圆切面；为半径的圆切面；（2 2）平行光轴的切面）平行光轴的切面以以NeNe、No No 或或NoNo、NeNe为长短半径的椭圆切面；为长短半径的椭圆切面；（3 3）斜交光轴的切面）斜交光轴的切面以以NeNe、NoNo（或或NoNo、NeNe）为长短半径的为长短半径的椭圆切面。椭圆切面。第14页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体5、二轴晶光率体 (1)1)形态形态三轴椭球体，有大、中、小三个主折射率，用三轴椭球体，有大、中、小三个主折射率，用NgNg、NmNm、NpNp表示。并且有正负之分。表示。并且有正负之分。(2)(2)举例（镁橄榄石）：举例（镁橄榄石）：当光波沿当光波沿c c轴方向入射，轴方向入射，发生双折射，产生发生双折射，产生二束偏光，其一振动方向平行二束偏光，其一振动方向平行a a轴，轴，折射率为折射率为 Ng=1.715Ng=1.715，另一偏光振另一偏光振动方向平行动方向平行b b轴，折射率为轴，折射率为Np=1.651,Np=1.651,由此可得由此可得c c轴的椭圆轴的椭圆切面；切面；第15页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体当光波沿当光波沿b b轴方向入射，轴方向入射，发生双折射，其一偏光振动方向平行发生双折射，其一偏光振动方向平行c c轴，折射率为轴，折射率为Nm=1.680Nm=1.680，另一偏光振动方向平行另一偏光振动方向平行a a轴，折射率为轴，折射率为Ng=1.715,Ng=1.715,由此可得由此可得b b轴的椭圆切轴的椭圆切面面.当光波沿当光波沿a a轴方向入射，轴方向入射，发生双折射，其一偏光振动方向平行发生双折射，其一偏光振动方向平行c c轴，折射率为轴，折射率为Nm=1.680Nm=1.680，另一偏光振动方向平行另一偏光振动方向平行b b轴，折射率为轴，折射率为Np=1.651,Np=1.651,由此可得由此可得a a轴的椭圆切面轴的椭圆切面;将三个椭圆切面按它们在空将三个椭圆切面按它们在空间的不同方位联系起来，即间的不同方位联系起来，即得到镁橄榄石的光率体得到镁橄榄石的光率体三轴椭球体。三轴椭球体。第16页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体a.a.二根光轴的位置：二根光轴的位置：在在NgNpNgNp主轴面上主轴面上,通过通过NmNm在光在光率体的一侧可作一系列椭圆切率体的一侧可作一系列椭圆切面面,一半径是一半径是Nm,Nm,另一半径连续另一半径连续变化于变化于NgNg与与NpNp之间之间,当该半径等当该半径等于于NmNm时时,即为一圆切面即为一圆切面;同理同理,另另一侧也存在一个圆切面。圆切一侧也存在一个圆切面。圆切面的法线即为光轴方向。面的法线即为光轴方向。b.b.光轴面和光轴角光轴面和光轴角光轴面光轴面包含二根光轴的平面（与包含二根光轴的平面（与NgNpNgNp主轴面一主轴面一致，以致，以A AP P表示）。表示）。A AP P方向称为光学法线（即方向称为光学法线（即NmNm方方向）。向）。光轴角光轴角二根光轴之间的夹角（锐角以二根光轴之间的夹角（锐角以2 2V V表示，表示，钝角以钝角以2 2E E表示）。锐角的平分线称为锐角等分线，表示）。锐角的平分线称为锐角等分线，以以BxaBxa表示；表示；钝角的平分线称为钝角等分线，以钝角的平分线称为钝角等分线，以BxoBxo表示。表示。(3)(3)二轴晶光率体分析二轴晶光率体分析第17页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体c.c.光性正负与光轴角计算光性正负与光轴角计算光性正负确定：光性正负确定：当当Ng-NmNg-NmNm-NpNm-Np ,即即Bxa=NgBxa=Ng，Bxo=Np,Bxo=Np,为正光性；为正光性；当当Ng-NmNg-NmNm-Np,Nm-Np,即即Bxa=NpBxa=Np，Bxo=Ng,Bxo=Ng,为负光性。为负光性。第18页/共128页d.d.光轴角计算：光轴角计算：(+)(+)tgV=(Nm-Np)/(Ng-Nm)tgV=(Nm-Np)/(Ng-Nm)1/21/2(-)tgV=(Ng-Nm)/(Nm-Np)(-)tgV=(Ng-Nm)/(Nm-Np)1/21/22.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体e.e.对光性指示：对光性指示：过光率体中心垂直入射过光率体中心垂直入射光作切面，在得到的椭圆切面上，可反光作切面，在得到的椭圆切面上，可反映出光波振动方向，折射率值和双折射映出光波振动方向，折射率值和双折射率值。率值。第19页/共128页2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体a.OAa.OA的切面：的切面：为一圆切面，无双折射现象，只有一个折射率值，即为一圆切面，无双折射现象，只有一个折射率值，即NmNm；b.Ab.AP P的切面：的切面：为一椭圆切面，长短半径分别为为一椭圆切面，长短半径分别为NgNg和和NpNp。有双折射现象，折射有双折射现象，折射率分别为率分别为NgNg和和Np Np，双折射率为双折射率为Ng-NpNg-Np，是二轴晶的最大双折射率值是二轴晶的最大双折射率值 ；c.Bxac.Bxa的切面：的切面：为一椭圆，有双折射现象，折射率分别为为一椭圆，有双折射现象，折射率分别为NmNm和和Np(Np(正光性），正光性），双折射率为双折射率为Nm-Np;Nm-Np;(4)(4)二轴晶光率体的主要切面二轴晶光率体的主要切面第20页/共128页d.Bxod.Bxo的切面：的切面：为一椭圆，有双折射现象，折射率分别为为一椭圆，有双折射现象，折射率分别为NgNg和和Nm(Nm(正光性），正光性），双折射率为双折射率为Ng-Nm;Ng-Nm;e.e.斜交切面：斜交切面：（既不垂直主轴。也不垂直光轴的切面）（既不垂直主轴。也不垂直光轴的切面）半任意切面：半任意切面：（垂直主轴面（垂直主轴面NgNpNgNp、NmNpNmNp、NgNmNgNm的切面）：的切面）：这类切面的椭圆半径中有一个为主轴这类切面的椭圆半径中有一个为主轴NmNm、NgNg或或NpNp，另一半径为另一半径为NgNg或或NpNp。任意斜交切面：任意斜交切面：其椭圆长短半径分别为其椭圆长短半径分别为NgNg和和NpNp。2.1晶体光学基础2.1.52.1.5光率体第21页/共128页第22页/共128页2.1晶体光学基础2.1.62.1.6光率体在晶体中的位置光性方位光性方位光性方位光率体的主轴与晶体结晶轴之间的关系称为光率体的主轴与晶体结晶轴之间的关系称为。1 1、一轴晶光率体的光性方位、一轴晶光率体的光性方位一轴晶（三方、四方、六方）一轴晶（三方、四方、六方）光率体为旋转椭球体，光率体为旋转椭球体，其旋转轴（光轴）与晶体的其旋转轴（光轴）与晶体的 c c轴（高次对称轴）一致，光率轴（高次对称轴）一致，光率体中心与晶体中心重合。体中心与晶体中心重合。第23页/共128页2.1晶体光学基础2.1.62.1.6光率体在晶体中的位置光性方位2.二轴晶光率体的光性方位(1)(1)斜方晶系晶体的光性方位斜方晶系晶体的光性方位光率体的三个主轴与晶体的三光率体的三个主轴与晶体的三个结晶轴重合，三个主轴面与个结晶轴重合，三个主轴面与晶体的三个对称面重合（如黄晶体的三个对称面重合（如黄玉和堇青石的光性方位）。具玉和堇青石的光性方位）。具体位置关系依实际晶体而确定，体位置关系依实际晶体而确定，共有六种情况。共有六种情况。堇青石的光性方位堇青石的光性方位第24页/共128页第25页/共128页2.1晶体光学基础2.1.62.1.6光率体在晶体中的位置光性方位(2)(2)单斜晶系晶体的光性方位单斜晶系晶体的光性方位光率体的一个主轴与晶体的光率体的一个主轴与晶体的b b轴重合，三个轴重合，三个主轴面之一与晶体的（主轴面之一与晶体的（010010）对称面重合。）对称面重合。光率体的另外二个主轴与晶体的另外二晶光率体的另外二个主轴与晶体的另外二晶轴相交成一定角度（如透闪石）。具体位轴相交成一定角度（如透闪石）。具体位置关系有三类。置关系有三类。透闪石的光性方位第26页/共128页第27页/共128页2.1晶体光学基础2.1.62.1.6光率体在晶体中的位置光性方位(3)(3)三斜晶系晶体的光性方位三斜晶系晶体的光性方位三斜晶系晶体对称程度最低，仅有一个三斜晶系晶体对称程度最低，仅有一个对称中心与光率体的中心重合，光率体对称中心与光率体的中心重合，光率体的三个主轴与晶体的三个结晶轴皆斜交，的三个主轴与晶体的三个结晶轴皆斜交，其斜交的角度随矿物不同而不同，如图其斜交的角度随矿物不同而不同，如图斜长石的光性方位。斜长石的光性方位。第28页/共128页2.2偏光显微镜偏光显微镜是研究矿物晶体薄片光学性质的重要仪偏光显微镜是研究矿物晶体薄片光学性质的重要仪器，它比一般显微镜复杂，其主要的区别在于偏光器，它比一般显微镜复杂，其主要的区别在于偏光显微镜装有两个偏光镜。显微镜装有两个偏光镜。一个装在显微镜载物台之下，称下偏光镜（起偏镜）一个装在显微镜载物台之下，称下偏光镜（起偏镜），另一个偏光镜装在载物台之上的镜桶中，称上偏，另一个偏光镜装在载物台之上的镜桶中，称上偏光镜（分析镜），二者透过光波的振动方向一般是光镜（分析镜），二者透过光波的振动方向一般是垂直的。垂直的。偏光显微镜的类型较多，但其基本构造相似。偏光显微镜的类型较多，但其基本构造相似。第29页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.1晶体的形态装置：装置：只用一个偏光镜进行观察，测定。所观察到的现象与普通显微镜基只用一个偏光镜进行观察，测定。所观察到的现象与普通显微镜基本相同，只是对晶体某些特有的性质（如多色性、吸收性等）可显示出特本相同，只是对晶体某些特有的性质（如多色性、吸收性等）可显示出特殊显微现象。殊显微现象。可观察的内容：可观察的内容：（1 1）矿物的外表特征，如形态、解理等；）矿物的外表特征，如形态、解理等；（2 2）与矿物对光波的吸收有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收性等；）与矿物对光波的吸收有关的光学性质，如颜色、多色性、吸收性等；（3 3）与矿物的折射率有关的光学性质，如突起，糙面，轮廓，贝克线等。）与矿物的折射率有关的光学性质，如突起，糙面，轮廓，贝克线等。第30页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.1晶体的形态1.1.晶形：薄片中观察到的晶形，决定于三个因素：晶形：薄片中观察到的晶形，决定于三个因素：晶体的对称型；晶体形成的物理化学条件；切片方向。晶体的对称型；晶体形成的物理化学条件；切片方向。第31页/共128页2.2.常见晶体形态：常见晶体形态：粒状（石英，橄榄石）；粒状（石英，橄榄石）；针状（莫来石）；针状（莫来石）；柱状（辉石，硅灰石）；柱状（辉石，硅灰石）；板状（硅酸三钙）；板状（硅酸三钙）；纤维状（石膏，失透石）；纤维状（石膏，失透石）；片状（云母）；片状（云母）；放射状（透辉石）。放射状（透辉石）。球粒状（硅酸二钙）球粒状（硅酸二钙）骨架状（磷石英，方石英）；骨架状（磷石英，方石英）；2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.1晶体的形态第32页/共128页3.3.晶体自形程度晶体自形程度:根据晶体发育的完好程度，分为以下四种根据晶体发育的完好程度，分为以下四种（1 1）自形晶）自形晶晶形完整，一般为规则的多边形，边棱为直线。在析晶早，结晶能力晶形完整，一般为规则的多边形，边棱为直线。在析晶早，结晶能力强，环境条件适宜晶体生长的条件下形成（如：烧成良好的水泥熟料中的强，环境条件适宜晶体生长的条件下形成（如：烧成良好的水泥熟料中的C C3 3S S晶体）；晶体）；（2 2）半自形晶）半自形晶晶形较完整，比自形晶差，边棱部为直线，部分为曲线。这种晶体晶形较完整，比自形晶差，边棱部为直线，部分为曲线。这种晶体析晶较晚或温度下降较快时析出（如：水泥熟料中的析晶较晚或温度下降较快时析出（如：水泥熟料中的C C2 2S S晶体）；晶体）；（3 3）他形晶）他形晶晶形为不规则粒状。这种晶晶形为不规则粒状。这种晶体是析晶晚，结晶中心多且析晶很快的产物体是析晶晚，结晶中心多且析晶很快的产物（如花岗岩中的石英、大理岩中的方解石、快（如花岗岩中的石英、大理岩中的方解石、快冷水泥熟料中的冷水泥熟料中的C C3 3A A和和C C4 4AFAF等）；等）；2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.1晶体的形态第33页/共128页（4 4）畸形晶）畸形晶由于析晶时粘度和杂质等因素的影响，晶体形成雪花状、由于析晶时粘度和杂质等因素的影响，晶体形成雪花状、树枝状、骨架状状等形态（如玻璃结石中的磷石英、方石英）。树枝状、骨架状状等形态（如玻璃结石中的磷石英、方石英）。在显微镜下还可观察到包裹体在显微镜下还可观察到包裹体即大晶体中包裹着一些小晶体或其即大晶体中包裹着一些小晶体或其他物质。包裹物可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。由包裹物的成他物质。包裹物可以是气体、液体、其他晶体或同种晶体。由包裹物的成分和形态可分析晶体生长时的物理化学环境。分和形态可分析晶体生长时的物理化学环境。2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.1晶体的形态第34页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.2 解理及解理夹角1.1.解理解理晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质。晶体沿着一定方向裂开成光滑平面的性质。许多矿物具有解理，但不同矿物的解理完善程度、解理方向、解理组数等内容许多矿物具有解理，但不同矿物的解理完善程度、解理方向、解理组数等内容不同，可作为鉴定矿物的特征之一。不同，可作为鉴定矿物的特征之一。2.2.解理完善程度解理完善程度（1 1）极完全解理：解理缝细、密，且直贯晶）极完全解理：解理缝细、密，且直贯晶体。如云母类矿物；体。如云母类矿物；（2 2）完全解理：解理缝清晰但较粗，连贯性）完全解理：解理缝清晰但较粗，连贯性差。如辉石、角闪石；差。如辉石、角闪石；（3 3）不完全解理：解理缝粗，断断续续，有）不完全解理：解理缝粗，断断续续，有时仅见解理痕迹，如橄榄石。时仅见解理痕迹，如橄榄石。第35页/共128页3.3.解理缝形成的原因及清晰度解理缝形成的原因及清晰度原因：薄片中解理逢被树胶充填，二者折射原因：薄片中解理逢被树胶充填，二者折射率不等，即可见解理缝。率不等，即可见解理缝。清晰度：清晰度：与解理的完全程度有关；与解理的完全程度有关；与晶与晶体和树胶的折射率差值有关；体和树胶的折射率差值有关；与切片方向与切片方向有关。有关。2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.2 解理及解理夹角第36页/共128页4.4.解理角解理角:当矿物具有两组以上解理时，当矿物具有两组以上解理时，必然存在夹角必然存在夹角解理角，该参数可帮助解理角，该参数可帮助鉴定矿物。鉴定矿物。对于某一晶体，解理角是一定值。只有对于某一晶体，解理角是一定值。只有当切片同时垂直两组解理面时，才是两当切片同时垂直两组解理面时，才是两组解理真正的夹角。组解理真正的夹角。特征是：解理缝细，清晰，升降镜筒时特征是：解理缝细，清晰，升降镜筒时解理缝不向两边移动。测定方法：如图解理缝不向两边移动。测定方法：如图所示。所示。2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.2 解理及解理夹角第37页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.3矿物的颜色与多色性和吸收性1.1.颜色颜色:对顶二色互补原理：对顶二色等量混对顶二色互补原理：对顶二色等量混合为白色；其一被吸收则呈现其补色。合为白色；其一被吸收则呈现其补色。如晶体吸收红色光，则呈现绿色。如晶体吸收红色光，则呈现绿色。晶体的颜色是对白光中七色光波选择晶体的颜色是对白光中七色光波选择性吸收的结果。性吸收的结果。对白光等量吸收，则为无色矿物；对白光等量吸收，则为无色矿物；对白光不等量吸收，则为透过光的颜对白光不等量吸收，则为透过光的颜色；色；第38页/共128页2.2.多色性与吸收性多色性与吸收性2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.3矿物的颜色与多色性和吸收性多色性多色性由于通过晶体由于通过晶体的光波振动方向不同，的光波振动方向不同，使晶体颜色发生变化的现象。使晶体颜色发生变化的现象。吸收性吸收性由于通过晶体由于通过晶体的光波振动方向不同，使晶的光波振动方向不同，使晶体颜色浓度发生变化的现象。体颜色浓度发生变化的现象。第39页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.3矿物的颜色与多色性和吸收性描述晶体的多色性与吸收性，常借助光率体主轴表示。描述晶体的多色性与吸收性，常借助光率体主轴表示。一轴晶矿物的多色性与吸收性公式：一轴晶矿物的多色性与吸收性公式：以光率体轴表示，如电气石，取以光率体轴表示，如电气石，取c c轴切片，在单偏光镜下观察，当轴切片，在单偏光镜下观察，当N Ne e PP PP时，时，晶体呈浅紫色，晶体呈浅紫色，当当N N0 0PPPP时，晶体呈深蓝色。则多色性公式为：时，晶体呈深蓝色。则多色性公式为：N N0 0=深蓝色；深蓝色；N Ne e=浅紫色；浅紫色；吸收性公式为：吸收性公式为：N N0 0N Ne e（表示表示N N0 0方向吸收性强）。方向吸收性强）。第40页/共128页二轴晶矿物的多色性与吸收性公式：二轴晶矿物的多色性与吸收性公式：有有Ng Ng、NmNm、NpNp三个主折射率，相应有三个主要颜色。三个主折射率，相应有三个主要颜色。AP AP 切面，显示切面，显示Ng Ng、NpNp的颜色，其多色性明显；的颜色，其多色性明显；OAOA切面，只显示切面，只显示NmNm的颜色，无多色性；的颜色，无多色性；BxaBxa切面，切面，显示显示Nm Nm、Np Np（正光性）或（正光性）或 Nm Nm、Ng Ng（负光性）的颜色。（负光性）的颜色。2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.3矿物的颜色与多色性和吸收性测二轴晶的多色性（三色）至少需要二个定向切片。测二轴晶的多色性（三色）至少需要二个定向切片。如角闪石，多色性公式：如角闪石，多色性公式：Ng=Ng=深绿色深绿色 、Nm=Nm=绿色、绿色、Np=Np=浅黄绿色；浅黄绿色；吸收性公式：吸收性公式：Ng Ng Nm Nm Np Np（正吸收）正吸收）第41页/共128页影响多色性的因素影响多色性的因素2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.3矿物的颜色与多色性和吸收性与矿物的本性有与矿物的本性有关关(有的矿物有明显有的矿物有明显多色性，有的不明多色性，有的不明显或没有显或没有)；与切片方向有关与切片方向有关（如（如OAOA切面上无切面上无多色性）多色性）；与切片厚度有关与切片厚度有关（切片越厚，多色（切片越厚，多色性越明显）。性越明显）。第42页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起在薄片中二折射率不同的介质接触在薄片中二折射率不同的介质接触处，可看到较暗的边缘处，可看到较暗的边缘轮廓；轮廓；在轮廓的附近可见到一条明亮的细在轮廓的附近可见到一条明亮的细线线贝克线。升降镜筒，贝克线贝克线。升降镜筒，贝克线发生移动。发生移动。轮廓与贝克线的形成原因如图所轮廓与贝克线的形成原因如图所示。示。1、轮廓与贝克线第43页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起 贝克线的移动规律：提升镜筒，贝克线向折射率高的介质移动。贝克线的移动规律：提升镜筒，贝克线向折射率高的介质移动。利用贝克线的移动规律可判断相邻介质折射率的相对大小（当二介质的折射率相利用贝克线的移动规律可判断相邻介质折射率的相对大小（当二介质的折射率相差差0.0010.001时，亦可见到贝克线）。时，亦可见到贝克线）。第44页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起2 2、矿物的糙面、矿物的糙面:在单偏光下观察时，可看到某些矿物的表面比较粗糙，这种现象称在单偏光下观察时，可看到某些矿物的表面比较粗糙，这种现象称为糙面。为糙面。糙面产生的原因糙面产生的原因(如图如图)：晶体表面呈现显微状的凹凸不平，在制作薄片时其上覆：晶体表面呈现显微状的凹凸不平，在制作薄片时其上覆盖一层树胶，因树胶与晶体的折射率不同，光线通过二者界面时，发生折射，盖一层树胶，因树胶与晶体的折射率不同，光线通过二者界面时，发生折射，使矿物表面光线集散不一，而表现出明暗程度不同，呈现粗糙的感觉。使矿物表面光线集散不一，而表现出明暗程度不同，呈现粗糙的感觉。晶体与周围介质间晶体与周围介质间折射率差值越大，薄片折射率差值越大，薄片表面磨光程度越差，糙表面磨光程度越差，糙面越明显。面越明显。第45页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起3 3、突起、突起在薄片中，不同矿物表面好象高低不同，有的矿物高一些，有的低一些，在薄片中，不同矿物表面好象高低不同，有的矿物高一些，有的低一些，这一现象称为突起（仅是一种视力上的感觉）。这一现象称为突起（仅是一种视力上的感觉）。突起产生的原因：突起产生的原因：突起是人们的一种视力感觉。突起是人们的一种视力感觉。在同一薄片中，各矿物在同一薄片中，各矿物表面是在同一水平面上的。但由于矿物之间及矿物与周围树胶折射率不表面是在同一水平面上的。但由于矿物之间及矿物与周围树胶折射率不同，在其交界处，将发生折射、反射及全反射。同，在其交界处，将发生折射、反射及全反射。折射程度不同，使得交折射程度不同，使得交界处亮度不同程度的变暗，视觉上感到高低不平，即产生了突起。界处亮度不同程度的变暗，视觉上感到高低不平，即产生了突起。第46页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起突起有正负之分及高低的区别（如图）。突起正负：以树胶的折射率突起正负：以树胶的折射率N=1.54N=1.54为标准，矿物的折射率大于树胶的折射率为正为标准，矿物的折射率大于树胶的折射率为正突起；矿物的折射率小于树胶的折射率为负突起。突起；矿物的折射率小于树胶的折射率为负突起。突起高低：根据矿物与树胶相对折射率的大小，将突起分为六个等级突起高低：根据矿物与树胶相对折射率的大小，将突起分为六个等级负高、负高、负低、正低、正中、正高、正极高。负低、正低、正中、正高、正极高。利用贝克线的移动规律可判断突利用贝克线的移动规律可判断突起正负；根据所观察的突起及边起正负；根据所观察的突起及边缘、糙面的明显程度可确定突起缘、糙面的明显程度可确定突起的高低。从而可在单偏光镜下估的高低。从而可在单偏光镜下估计矿物的折射率值。计矿物的折射率值。第47页/共128页2.3单偏光镜下晶体的光学性质2.3.4矿物的轮廓、贝克线、糙面及突起4 4、矿物的闪突起、矿物的闪突起对于双折射率较大的晶体，在单偏光镜下，旋转物台，对于双折射率较大的晶体，在单偏光镜下，旋转物台，突起的高低发生明显变化，这种现象称为闪突起。突起的高低发生明显变化，这种现象称为闪突起。对于同一晶体，闪突起的明显与否与切片方向有关。对于同一晶体，闪突起的明显与否与切片方向有关。第48页/共128页装置：装置：上下偏光镜同时使用，并且振动方上下偏光镜同时使用，并且振动方向相互垂直（一般与目镜十字丝方向一向相互垂直（一般与目镜十字丝方向一致）。致）。光学特点：光学特点：载物台上不放任何矿片或放置均质体和载物台上不放任何矿片或放置均质体和非均质体非均质体OAOA的切片时，视域是黑暗的；的切片时，视域是黑暗的；载物台上放置非均质体薄片时，由于晶载物台上放置非均质体薄片时，由于晶体光学性质和切片方向不同，将产生消体光学性质和切片方向不同，将产生消光和干涉现象。光和干涉现象。2.4正交偏光镜间晶体的光学性质2.4.12.4.1正交偏光镜的装置及光学特点第49页/共128页2.4正交偏光镜间晶体的光学性质2.4.22.4.2正交偏光镜间的消光现象1 1、全消光现象、全消光现象正交偏光镜间放置均质体正交偏光镜间放置均质体和非均质体和非均质体OAOA的切片时，将产生的切片时，将产生全消光全消光现象。现象。如图如图(a)a)所示，这类切片不改变入射光的性质，所示，这类切片不改变入射光的性质，由下偏光镜透出的由下偏光镜透出的PPPP方向偏光，通过晶体方向偏光，通过晶体后，仍在后，仍在PPPP方向振动，与上偏光镜的振动方向振动，与上偏光镜的振动方向方向AAAA垂直，所以不能透出上偏镜，而使垂直，所以不能透出上偏镜，而使视域黑暗。旋转物台，视域黑暗。旋转物台，消光现象不变。消光现象不变。消光现象消光现象晶体在正交偏光镜下呈现黑暗晶体在正交偏光镜下呈现黑暗的现象。的现象。第50页/共128页2 2、四次消光现象、四次消光现象正交偏光镜间放置非均质体任意方向正交偏光镜间放置非均质体任意方向切片，切片，旋转物台旋转物台360360，视域将出现四次黑暗和四次明亮现，视域将出现四次黑暗和四次明亮现象。象。2.4正交偏光镜间晶体的光学性质2.4.22.4.2正交偏光镜间的消光现象如图如图(b)b)所示，所示，当光率体椭圆半径与当光率体椭圆半径与PPPP、AAAA方向一致时，方向一致时，视域黑暗。转物台一周，这样的位置有四次，称为消光位。视域黑