实验1偏光显微镜的构成和单偏光镜下矿物的特征.ppt

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1、实验1 光学显微镜的构成 单偏光下矿物的特征,1.1 实验目的和要求,1 认识偏光显微镜的构造及其维护 2 初步掌握显微镜的使用方法 3 认识偏光显微镜下晶体（矿物）的光学性质,1.2 实验内容,1 偏光显微镜的构造 2 单偏光下矿物的晶体光学性质 晶体的形态、解理 突起、糙面、贝克线 颜色与多色性,1.3 实验设备与用品,1 偏光显微镜 2 晶体光学性质观察所用薄片一套,1.4 实验步骤,1.4.1认识偏光显微镜的构造 1 偏光显微镜的构造 1）机械部分 镜座：承受重力 镜臂：装镜筒，可倾斜 载物台：承载观察物，可转动，有0360度刻度及游标、固定螺丝，中央圆孔，固定弹簧夹,偏光显微镜,镜臂

2、、镜筒、镜座、 反光镜、下偏光镜、 锁光圈、聚光镜、载物台、 物镜、目镜、 上偏光镜、勃氏镜、 粗调螺丝、细调螺丝、 附件等,偏光显微镜的构造,1、目镜，2、镜筒，3、勃氏镜，4、粗动手轮，5、微调手轮，6、镜臂，7、镜座，8、上偏光镜，9、试板孔，10、物镜，11、载物台，12、聚光镜，13、锁光圈，14、下偏光镜，15、反光镜,镜臂,反光镜,镜座,下偏光镜,锁光圈,聚光镜,载物台 游标尺与弹簧夹,镜筒,试板孔,物镜,放大倍数、数值孔径 机械筒长、盖玻璃厚度 10 / 0.25 160 / 0.17,物镜的分辨率 光孔角 数值孔径 N.A=nsin 物镜分辨率,放大倍数越高，数值孔径越大。

3、数值孔径越大，分辨率越高。,目镜,上偏光镜,勃氏镜,附件,中心校正螺丝,补色器 （石膏试板、云母试板、 石英楔）,目镜十字丝、微尺、 方格网、物台微尺、滤色片,2. 偏光显微镜的调节 装卸镜头 对光 准焦 校正中心 校正偏光镜,1.4 实验步骤,1.4.1认识偏光显微镜的构造 1 偏光显微镜的构造 1）机械部分 镜座：承受重力 镜臂：装镜筒，可倾斜 载物台：承载观察物，可转动，有0360度刻度及游标、固定螺丝，中央圆孔，固定弹簧夹,1.4 实验步骤,1.4.1认识偏光显微镜的构造 1 偏光显微镜的构造 2）光学部分 反光镜：有平、凹两面，光线弱或用高倍物镜时用凹面 下偏光镜：将自然光转变为偏光

4、 锁光圈：调节进光量的大小 聚光镜：将平行光线变为锥光 镜筒：可调节升降，上接目镜，下接物镜，镜筒光学长度为物镜后焦到目镜前焦 目镜 上偏光镜：方向AA，垂直下偏光镜 勃氏镜：观察锥光时使用的放大系统,物镜：,透镜越小，镜头越长，放大倍数越大。 物镜一般由15片透镜组成。 放大倍数一般低倍4X，中倍10X-25X，高倍45X以上，油浸100X。 光孔角：前透镜最边缘的光线与前焦点所构成的角度 数值孔径：等于光孔角正弦乘介质折射率N。数值孔径越大，放大倍数越高。同一放大倍数，数值孔径越大，分辨率越高 物镜的分辨率就是显微镜的分辨率，它取决于数值孔径的大小及所用光波的波长 光学显微镜最高分辨率为2

5、000埃，最大放大倍数为2000倍。一组物镜占一台显微镜总价值的五分之一到二分之一。,2 偏光显微镜的调节与使用 1）装卸镜头 A装目镜：直接插上即可 B装物镜：物镜与镜筒的接合类型有弹簧夹型、销钉型及转盘型。注意安装到位 2）调节视域亮度 镜头装好以后，推出上偏光，勃氏镜，打开锁光圈转动反光镜对准光源，调节视域亮度。光线不要太强 3）调节焦距 A放上薄片，手摸一下，一定要盖玻片朝上，用弹簧夹夹好 B下降镜筒。用粗调旋扭朝前旋转，眼睛从侧面注视镜头，将镜头下降到镜头工作距离以内，切匆使镜头与薄片接触，以免损坏镜头。要锻炼能两个眼睛都睁开看。,4）校正中心 A在视域内选一小点置于十字丝中心 B转

6、动物台180度，注意观察小点的位置和轨迹 C拧校正螺旋，使小点内移到中心距离的二分之一 D手移薄片，使小点回中心。再旋物台，若小点还有偏移，重复上述操作,5）校正偏光镜方向 找一块黑云母，置于视域中心 旋转物台，使解理缝为左右方向 旋动下偏光镜使其颜色最深，此时的下偏光镜为PP方向 取下薄片，推入上偏光镜，使视域全黑。则上下偏光镜正交。,单偏光镜下观察，即只使用下偏光镜 观察内容有 晶体形态、解理 突起、糙面、贝克线 颜色与多色性 晶体颗粒大小、百分比含量。,1.4.2 单偏光镜下观察晶体光学性质的内容,晶体形态相关因素： 晶体依一定的结晶习性而生成一定的形态 矿物的形态、大小、晶体的完整程度

7、与形成条件、析晶顺序有关 晶 形 薄片中所见为晶体的某一切面，同一晶体切面方向不同，反映出的平面形态完全不同。,1 晶体形态,Habit or form,blocky 块状的,acicular针状的,bladed,prismatic,anhedral/irregular,elongate,rounded,fibrous,tabular,euhedral自形的,Habit or form,blocky,acicular,bladed,prismatic,anhedral/irregular,elongate,rounded,fibrous,tabular,euhedral,Review tech

8、niques for identifying unknown minerals,Start in PPL: Color/pleochroism Relief Cleavages Habit,Then go to XPL: Birefringence Twinning Extinction angle Uniaxial or biaxial? 2V if biaxial Positive or negative?,晶体的自形程度 依晶体的边棱的规则程度分类 A自形晶：晶形完整，呈规则多边形，边棱为直线 B半自形晶：晶形较完整，棱部分直线，部分为曲线 C他形晶：不规则粒状，边棱为曲线。,自形晶角闪

9、石,解理 解理是沿着一定结晶方向开裂成平直的面的能力。解理面、解理的方向、组数、及完善程度是鉴定矿物的重要依据。 解理缝的清晰程度与矿物和树胶的折射率差值的大小有关，差值大者解理明显 解理缝的清晰程度及宽度与切片方向密切相关。当解理缝垂直切面时，缝最窄，最清楚，升降镜筒时解理缝不左右移动。,角理缝斜交切面时升降镜筒为什么会看到它移动？,2 解理及解理夹角的测定,解理的完善程度分级 A极完全解理：细密连贯直线缝 B完全解理：较粗的平直缝，但不完全连贯 C不完全解理：断续解理缝，勉强能看清成一个方向。,Cleavage,Most easily observed in PPL (upper pola

10、rizer out), but visible in XN as well,No cleavages:quartz, olivine(橄榄石) 1 good cleavage:micas(云母) 2 good cleavages:pyroxenes(辉石), amphiboles(角闪石),Cleavage,Cleavage,random fractures, no cleavage: olivine,解理角的测定 A选择合适的解理缝：有同时垂直切面的两组解理的晶体颗粒，即两组解理都最清楚，升降镜筒都不移动 B使一组解理平行目镜的十字丝的竖线，记下物台的刻度数a C旋转物台，使另一组解理平行目

11、镜的十字丝的竖线。记下计数b。 两组计数之差(a-b)即测的两组解理的夹角。,1）颜色 颜色即晶体薄片中的颜色。是矿物对白光中不同波段选择性吸收的结果 光波透过薄片，不管矿物如何透明，总要被吸收一部分，如果均匀吸收，则仅只有强度减弱，薄片不显示颜色，为无色矿物 若有选择性吸收，则显示被吸收波段的补色 颜色的深浅，取决于矿物对各色光吸收的总强度，强度大颜色深 吸收的总强度取决于薄片中的矿物种类及薄片的厚度。,3 颜色与多色性,2）吸收性与多色性 吸收性 均质体 各向同性，不同振动方向的光波选择性吸收都相同 矿物的颜色与浓度不因矿物中光波的振动方向的不同而变化。 非均质体 的颜色及浓度随方向的变化

12、而变化 即随着物台的旋转，颜色及颜色的浓度有规律地周期性变化。,多色性： 由于光波在晶体中的振动方向不同，而使矿物的颜色改变的现象称为多色性。而颜色的浓淡变化称为吸收性 一轴晶矿物，主要有两个颜色，No与Ne。 电气石（负光性）平行C轴切面短半径Ne|PP紫色长半径No|PP深蓝色。斜交切面为过渡色。No的颜色比Ne深，表明No的吸收性强，有吸收性公式：NoNe 二轴晶的多色性有三个主要颜色分别与光率体的Ng,Nm,Np相当 即每一主轴面都显示两种颜色 平行光轴面多色性最明显，垂直光轴面只显示Nm的颜色，无多色性 其他切面介于二者之间 多色性与薄片厚度也有关系。测定多色性时要在定向切面上进行,

13、这些性质主要与薄片中相邻物质间由于折射率不同发生折射、反射所引起的光学现象有关 1）贝克线 贝克线在两个折射率不同的介质接触处，可以看到比较暗的边缘，称为矿物轮廓 在轮廓线附近可以看到一条明亮的细线，当升降镜筒时这条亮线发生移动，此亮线称为贝克线。,4贝克线、糙面、突起及闪突起,贝克线规律： 提升镜筒，贝克线向折射率高的介质方向移动 下降镜筒，贝克线向折射率低的介质方向移动 贝克线的灵敏度很高 用白光照明，两介质折射率差0.001即可见贝克线 用单色光照明时，灵敏度可提高到0.0005 用贝克线的移动规律很容易判断两相邻介质的折射率的高低 为了看清贝克线，观察时要缩小光圈，将界面移动到视域中心

14、，移开聚光镜。,贝克线产生的原因 由相邻物质间折射率不同引起。两介质接触有四种情况（N折射率大，n折射率小） An盖于N之上，接触界面较平缓。光线能透过界面向折射率大的介质方向偏折（Nn，入射角大于反射角），光线在N侧加强，提升镜筒，亮线向N侧移动 Bn盖于N之上，接触界面较陡。因Nn，入射角大于临界角，光线发生全反射，向N方向偏折。移动情况同A CN盖于n之上，光线总是能透过界面向N方向偏折（因N大于n，入射角小于反射角） D接触界面垂直切面，此时垂直透射的光线无折射作用，但斜射光线N侧者发生全反射，n侧者则能透过界面在N侧加强形成亮线。,在岩石(矿物集合体)薄片中，在两个折射率不同的物质接

15、触处，可以看到一条比较黑暗的边缘，称为矿物的边缘(相当于晶界)。在边缘的邻近处可见到一条比较明亮的细线，称为贝克线(becke line)或亮带。 边缘和贝克线是由于两邻近的物质折射率不同，光通过两者的接触面时，发生折射、全反射作用引起的。 当两种物质折射率相差很小时，在白光下观察，由于物质的折射率色散的影响，在两种折射率相近的无色矿物的边界线附近，贝克线表现为，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，这种现象称为洛多契尼可夫色散效应。 在单偏光显微镜下，提升显微镜镜筒，贝克线向折射率大的物质移动；下降镜筒，贝克线向折射率小的物质移动；根据贝克线的移动规

16、律，可以确定相邻两物质的折射率的相对大小。贝克线的灵敏度较高，两物质折射率差0.001时(单色光0.0005), 贝克线仍可看清。,Mineral properties in PPL: relief(突起),Relief is a measure of the relative difference in n between a mineral grain and its surroundings Relief is determined visually, in PPL Relief is used to estimate n,garnet:n = 1.72-1.89 quartz:n =

17、1.54-1.55 epoxy:n = 1.54,Quartz has low relief,Garnet has high relief,Mineral properties in PPL: relief,Relief is a measure of the relative difference in n between a mineral grain and its surroundings Relief is determined visually, in PPL Relief is used to estimate n, Jane Selverstone, University of

18、 New Mexico, 2003,2）糙面 单偏光镜下观察晶体表面，某些很光滑，某些粗糙呈麻点状，这种表面的粗糙现象称为糙面 糙面产生的原因 矿物表面的凹凸不平，覆盖在晶体上的树胶的折射率与晶体折射率有差异，当光线通过二者接触面时，发生折射甚至全反射，至使薄片中晶体表面光线集散不一，而形成明暗程度不同的斑点 糙面产生的必要条件： 矿物本身表面不平；矿物与树胶间存在折射率差,3）突起及闪突起 晶体薄片中不同的晶体表面好象高低不一的现象称为突起 这是一种视觉的错觉，实际中薄片中的晶体切面是一样高的。 这种现象是由于树胶与晶体的折射率差引起的，折射率大的晶体表面看起来高些 原因在于折射率大光线偏折

19、度大，使人感觉晶体表面抬高 晶体折射率大于树胶时为正突起，小于树胶时为负突起。 双折射率较大的光性非均质体，在单偏光镜下旋转物台时，突起情况发生明显变化，称为闪突起，它与晶体的双折射率有关。,在岩石薄片中(矿物颗粒的厚度均为0.03mm )，各种不同的矿物表面好像高低不平，某些矿物表面显得高一些，某些矿物的表面显得低一些，这种矿物表面突起来的现象称为突起。 矿物突起的高低取决于矿物周围的树脂(一般为加拿大树胶)与矿物的折射率差值的大小，差值越大，矿物的突起越高；反之，差值越小，矿物的突起越低。 加拿大树胶的折射率为1.54，折射率大于1.54的矿物属于正突起；折射率小于1.54的矿物属于负突起

20、。当矿物与加拿大树胶接触时，提升显微镜镜筒，贝克线向矿物内移动时为正突起，贝克线向加拿大树胶移动时为负突起；浅蓝色细线在矿物一边，橙黄色细线在加拿大树脂一边为正突起；反之，浅蓝色细线在加拿大树胶一边，橙黄色细线在矿物一边为负突起。 重液法测折射率：(1)、将晶体放入已知折射率的重液中；(2)、观察晶体的突起；(3)、突起越低，样品的折射率越接近重液的折射率。(4)、用阿贝折射仪校正重液的折射率。,What causes relief?,Difference in speed of light (n) in different materials causes refraction of lig

21、ht rays, which can lead to focusing or defocusing of grain edges relative to their surroundings, Jane Selverstone, University of New Mexico, 2003,Now insert a thin section of a rock in XPL,west (left),east (right),Light vibrating E-W,How does this work?,Unpolarized light,north,south,突起与闪突起 突起等级及特征,闪

22、突起：单偏光镜下旋转物台，突起发生明显变化。,思考题,什么叫晶体的吸收性和多色性？ 什么是贝克线？它是如何产生的？有什么作用？ 什么是晶体的糙面、突起、闪突起？决定晶体糙面和突起等级的因素是什么？,Review techniques for identifying unknown minerals,Start in PPL: Color/pleochroism Relief Cleavages Habit,Then go to XPL: Birefringence Twinning Extinction angle Uniaxial or biaxial? 2V if biaxial Positive or negative?,On to real rocks,good luck and have fun!,1.5 实验报告,1 图示并描述偏光显微镜校正中心的调整。 2 用黑云母图示并描述校正偏光镜方向 3 单偏光下矿物的晶体光性质观察 图示并描述所观察晶体（矿物）形态、解理 图示并描述所观察晶体（矿物）突起、糙面、贝克线 图示并描述所观察晶体（矿物）颜色与多色性,