第一章晶體光學(xué)基礎(chǔ)

1、上課與考試上課與考試需要作好課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)需要作好課前預(yù)習(xí)，課后復(fù)習(xí)課堂要求：不遲到、不早退、不吃課堂要求：不遲到、不早退、不吃東西東西期末考試（期末考試（70%70%）=薄片和標(biāo)本鑒定考試薄片和標(biāo)本鑒定考試（ 30% 30% ）筆答考試（）筆答考試（ 40% 40% ）平時(shí)成績(jī)（平時(shí)成績(jī)（30%30%） =平時(shí)作業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告平時(shí)作業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告課程教材課程教材晶體光學(xué)與造巖礦物，林培英主編，北晶體光學(xué)與造巖礦物，林培英主編，北京：地質(zhì)出版社，京：地質(zhì)出版社，20052005課堂教學(xué)課件課堂教學(xué)課件可以提供可以提供實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)與實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)與實(shí)習(xí)報(bào)告晶體光學(xué)與造巖礦物晶體光學(xué)與造巖礦物實(shí)習(xí)指

2、導(dǎo)書(shū)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)在教材后部分，在教材后部分，實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)店；書(shū)店；晶體光學(xué)與造巖礦物晶體光學(xué)與造巖礦物晶體光學(xué)的參考書(shū)晶體光學(xué)的參考書(shū)1. 成都地質(zhì)學(xué)院，李德惠，晶體光學(xué)，地質(zhì)出版社，成都地質(zhì)學(xué)院，李德惠，晶體光學(xué)，地質(zhì)出版社，1984，19932. 北京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系巖礦教研室，光性礦物學(xué)，地質(zhì)出版社，北京大學(xué)地質(zhì)學(xué)系巖礦教研室，光性礦物學(xué)，地質(zhì)出版社，19793. 陳蕓青，陳蕓青，1987，晶體光學(xué)原理，晶體光學(xué)原理 ，北京大學(xué)，地質(zhì)出版社，北京大學(xué)，地質(zhì)出版社4. 康維國(guó)，康維國(guó)，1993，晶體光學(xué)，長(zhǎng)春，東北師范大學(xué)出版社，晶體光學(xué)，長(zhǎng)春，東北師范大學(xué)出版社5. 汪相，汪相，2003

3、，晶體光學(xué)，南京，南京大學(xué)出版社，晶體光學(xué)，南京，南京大學(xué)出版社6. 曾廣策主編，透明造巖礦物曾廣策主編，透明造巖礦物與寶石晶體光學(xué)與寶石晶體光學(xué). 武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，出版社，19977. Nesse W. D. Introduction to Optical Mineralogy, Oxford Univ. Press, 2004Nesse W. D. Introduction to Optical Mineralogy, Oxford Univ. Press, 2004引言引言: : 為什么學(xué)習(xí)晶體光學(xué)為什么學(xué)習(xí)晶體光學(xué) 1. 1. 晶體光學(xué)晶體光學(xué)( (透明礦物

4、晶體光學(xué)透明礦物晶體光學(xué)) )是研究是研究可見(jiàn)光可見(jiàn)光, ,尤其是可見(jiàn)偏光通過(guò)透明礦物晶尤其是可見(jiàn)偏光通過(guò)透明礦物晶體所產(chǎn)生的折射、雙折射、偏振、干涉、體所產(chǎn)生的折射、雙折射、偏振、干涉、吸收、色散等一系列光學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)學(xué)科吸收、色散等一系列光學(xué)現(xiàn)象的基礎(chǔ)學(xué)科. . 使用的主要儀器有透射偏光顯微鏡、偏光使用的主要儀器有透射偏光顯微鏡、偏光儀等。儀等。透明礦物透明礦物不透明礦物不透明礦物2. 2. 絕大多數(shù)造巖礦物、寶玉石礦物在薄絕大多數(shù)造巖礦物、寶玉石礦物在薄片中是透明的，晶體光學(xué)是鑒定和研究片中是透明的，晶體光學(xué)是鑒定和研究巖石和寶玉石顯微結(jié)構(gòu)的基本技術(shù)。巖石和寶玉石顯微結(jié)構(gòu)的基本技術(shù)。3.

5、 3. 晶體光學(xué)和造巖礦物是巖石學(xué)、晶體光學(xué)和造巖礦物是巖石學(xué)、礦物學(xué)、寶玉石學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)礦物學(xué)、寶玉石學(xué)和材料科學(xué)等學(xué)科研究的基礎(chǔ)課程之一。科研究的基礎(chǔ)課程之一。晶體光學(xué)的基礎(chǔ)理論晶體光學(xué)的基礎(chǔ)理論光率體光率體晶體光學(xué)研究中主要是應(yīng)用偏光晶體光學(xué)研究中主要是應(yīng)用偏光晶體光學(xué)研究使用的儀器晶體光學(xué)研究使用的儀器偏光偏光顯微鏡顯微鏡晶體光學(xué)研究對(duì)象晶體光學(xué)研究對(duì)象礦物和巖石礦物和巖石4. 4. 晶體光學(xué)應(yīng)用的理論、設(shè)備、對(duì)象晶體光學(xué)應(yīng)用的理論、設(shè)備、對(duì)象第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)第二章第二章 光率體與光性方位光率體與光性方位第三章第三章 偏光顯微鏡偏光顯微鏡第四章第四章 單偏光單

6、偏光下晶體光學(xué)性質(zhì)下晶體光學(xué)性質(zhì)第五章第五章 正交偏光正交偏光下晶體光學(xué)性質(zhì)下晶體光學(xué)性質(zhì)第六章第六章 錐光錐光下晶體光學(xué)性質(zhì)下晶體光學(xué)性質(zhì)第七章第七章 主要造巖礦物主要造巖礦物晶體光學(xué)與造巖礦物內(nèi)容晶體光學(xué)與造巖礦物內(nèi)容 第一節(jié)第一節(jié) 光的性質(zhì)光的性質(zhì)第二節(jié)第二節(jié) 自然光和偏光自然光和偏光 第三章第三章 光的反射與折射光的反射與折射第四節(jié)第四節(jié) 光在均質(zhì)體與非均質(zhì)體中的傳播光在均質(zhì)體與非均質(zhì)體中的傳播第一章第一章 晶體光學(xué)基礎(chǔ)晶體光學(xué)基礎(chǔ)光是電磁波光是電磁波. .第一節(jié) 光的性質(zhì)波長(zhǎng)單位通常用納米波長(zhǎng)單位通常用納米(nm)或?；虬? )，常用長(zhǎng)度單位的換算關(guān)系為：，常用長(zhǎng)度單位的換算關(guān)系為：

7、 1 m (米米) =103 mm (毫米毫米)=106 m (微米微米)=109 nm (納米納米) =1010 (埃埃)有關(guān)參數(shù)和公式有關(guān)參數(shù)和公式: :v = 3 105 km/s (每秒每秒30萬(wàn)公里萬(wàn)公里)e=m c2v = f 或或 f = v / f頻率頻率，單位，單位 Hz，每秒振動(dòng)次數(shù)每秒振動(dòng)次數(shù), 單位單位 s-1波長(zhǎng)波長(zhǎng), 單位單位nm光是電磁波光是電磁波. .第一節(jié) 光的性質(zhì)有關(guān)參數(shù)和公式有關(guān)參數(shù)和公式: :v = 3 105 km/s (每秒每秒30萬(wàn)公里萬(wàn)公里)e=m c2v = f 或或 f = v / fHz，每秒振動(dòng)次數(shù)每秒振動(dòng)次數(shù), 單位單位 s-1波長(zhǎng)波長(zhǎng)

8、, 單位單位nm光波表示的三種方式：光波表示的三種方式：頻率頻率(Hz)波長(zhǎng)波長(zhǎng)(nm)能量能量(eV) 電磁波的振動(dòng)方電磁波的振動(dòng)方向與傳播方向互相垂向與傳播方向互相垂直，即電磁波是橫波，直，即電磁波是橫波，故光波亦是橫波。故光波亦是橫波。 光波是橫波的概光波是橫波的概念，在晶體光學(xué)中有念，在晶體光學(xué)中有不少現(xiàn)象不少現(xiàn)象( (單偏光、正單偏光、正交偏光、干涉交偏光、干涉) )都與此都與此特征有關(guān)。特征有關(guān)。第一節(jié)第一節(jié) 光的性質(zhì)光的性質(zhì)2. 2. 電磁波是橫波電磁波是橫波據(jù)其波長(zhǎng)據(jù)其波長(zhǎng)全部范圍全部范圍: 10: 101515-10-10-5-5nmnm按波長(zhǎng)大小，劃分為按波長(zhǎng)大小，劃分為:

9、 :無(wú)線電波無(wú)線電波紅外線紅外線可見(jiàn)光可見(jiàn)光紫外線紫外線X X 射線射線 射線射線, , 等等390446464500578592620770紅橙黃綠藍(lán)靛紫射線X射線紫外線可見(jiàn)光紅外線短無(wú)線電波廣播波段長(zhǎng)無(wú)線電波波長(zhǎng)(nm)10-51105101010153. 3. 電磁波波譜電磁波波譜第一節(jié)第一節(jié) 光的性質(zhì)光的性質(zhì)能量能量增大增大頻率頻率增大增大可見(jiàn)光是電磁波譜中很窄的一段，它是正常人的眼睛能見(jiàn)到的一段電磁可見(jiàn)光是電磁波譜中很窄的一段，它是正常人的眼睛能見(jiàn)到的一段電磁波它的波長(zhǎng)范圍大致為波它的波長(zhǎng)范圍大致為390390770nm770nm 波長(zhǎng)增大波長(zhǎng)增大4. 4. 可見(jiàn)光可見(jiàn)光第二節(jié)第二節(jié)

10、 自然光和偏光自然光和偏光 截面為圓，半徑為振幅截面為圓，半徑為振幅根據(jù)光波振動(dòng)的特點(diǎn)，可以把光分為自然光和偏光。根據(jù)光波振動(dòng)的特點(diǎn)，可以把光分為自然光和偏光。1. 1. 自然光自然光：指直接由太陽(yáng)或光源發(fā)出的、在垂直于指直接由太陽(yáng)或光源發(fā)出的、在垂直于光波傳播方向的平面內(nèi)作光波傳播方向的平面內(nèi)作全方向全方向、等振幅等振幅振動(dòng)的振動(dòng)的光。光。偏光偏光自然光經(jīng)過(guò)反射、折射、雙折射或自然光經(jīng)過(guò)反射、折射、雙折射或選擇性吸收等作用后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)檫x擇性吸收等作用后，可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹辉谝恢辉谝粋€(gè)方向上振動(dòng)個(gè)方向上振動(dòng)的光波，稱(chēng)為偏振光或偏光。的光波，稱(chēng)為偏振光或偏光。振動(dòng)面振動(dòng)面偏光振動(dòng)方向與傳播方向所構(gòu)成

11、偏光振動(dòng)方向與傳播方向所構(gòu)成的平面稱(chēng)為振動(dòng)面。的平面稱(chēng)為振動(dòng)面。2. 2. 偏光偏光偏光化作用偏光化作用將自然光轉(zhuǎn)變?yōu)槠獾淖饔?。將自然光轉(zhuǎn)變?yōu)槠獾淖饔?。晶體光學(xué)是巖石觀察的基礎(chǔ)：晶體光學(xué)是巖石觀察的基礎(chǔ)： 偏光顯微鏡巖石礦物薄片觀察偏光下的特征偏光顯微鏡巖石礦物薄片觀察偏光下的特征攝影方面攝影方面：過(guò)濾雜光濾光片，只讓某一方向的光通過(guò)過(guò)濾雜光濾光片，只讓某一方向的光通過(guò)就是偏光化作用就是偏光化作用過(guò)濾雜色濾色片，只讓過(guò)濾雜色濾色片，只讓 某種顏色光通過(guò)，如藍(lán)色，大海和天空某種顏色光通過(guò)，如藍(lán)色，大海和天空3. 3. 偏光化作用偏光化作用第三節(jié)第三節(jié) 光的反射與折射光的反射與折射一、光的直線

12、傳播定律一、光的直線傳播定律 光在同一種物質(zhì)中傳播的路線是呈光在同一種物質(zhì)中傳播的路線是呈直線的，稱(chēng)為光的直線傳播定律。直線的，稱(chēng)為光的直線傳播定律。例如：陽(yáng)光照進(jìn)房里、夜間手電筒、激光束、激例如：陽(yáng)光照進(jìn)房里、夜間手電筒、激光束、激光筆等的傳播。光筆等的傳播。二、光的反射及反射定律二、光的反射及反射定律反射反射(Reflection)：光從一種介：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，在光滑界面上，如果部分光光滑界面上，如果部分光仍回到原來(lái)的介質(zhì)中，這仍回到原來(lái)的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的反射。種現(xiàn)象稱(chēng)為光的反射。反射定律反射定律反射光線位于入射光線與反射光線位于入射光線與界面的

13、法線所決定的平面界面的法線所決定的平面內(nèi)內(nèi);入射線和反射線分別位于入射線和反射線分別位于法線的兩側(cè)；法線的兩側(cè)；3. 反射角與入射角相等。反射角與入射角相等。 反射現(xiàn)象與反射反射現(xiàn)象與反射率是非常重要的率是非常重要的, ,特別是在金屬礦特別是在金屬礦物與寶玉石行業(yè)，物與寶玉石行業(yè)，非常有用。非常有用。 礦相學(xué)：反光顯礦相學(xué)：反光顯微鏡微鏡, , 用于不透用于不透明的金屬礦物觀明的金屬礦物觀察察, , 例如方鉛礦、例如方鉛礦、閃鋅礦等。閃鋅礦等。不透明的金屬礦物反射圖像不透明的金屬礦物反射圖像不透明的金屬礦物反射圖像不透明的金屬礦物反射圖像（根據(jù)祝向平資料）（根據(jù)祝向平資料）光片中磁黃鐵礦與黃銅

14、礦光片中磁黃鐵礦與黃銅礦 （反光鏡下）（反光鏡下）三、光的折射及折射定律三、光的折射及折射定律光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，在界面處傳播方種介質(zhì)，在界面處傳播方向便會(huì)發(fā)生改變，即入射向便會(huì)發(fā)生改變，即入射光線和折射光線不在一直光線和折射光線不在一直線上，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的線上，這種現(xiàn)象稱(chēng)為光的折射折射(Refraction).法線法線入射角入射角 i折射角折射角 r1、定義：、定義：2 2、折射定律、折射定律（1) 1) 折射線處于入射折射線處于入射線與法線構(gòu)成的平線與法線構(gòu)成的平面內(nèi)；面內(nèi)；（2) 2) 入射線與折射線入射線與折射線分別位于法線兩側(cè)分別位于法線兩側(cè), ,

15、若光疏若光疏- -光密光密, , ir, 反之光密反之光密- -光疏光疏, , i=1引申：光波在介質(zhì)中的引申：光波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)的折射傳播速度與介質(zhì)的折射率成反比；當(dāng)光線由介率成反比；當(dāng)光線由介質(zhì)質(zhì)A A進(jìn)入介質(zhì)進(jìn)入介質(zhì)B B時(shí)，有時(shí)，有V VA A/V/VB B=N=NB B/N/NA A 當(dāng)光線由當(dāng)光線由B射入射入A，如，如果入射角增至一定角度，果入射角增至一定角度，使折射角等于使折射角等于90，這，這個(gè)入射角稱(chēng)為個(gè)入射角稱(chēng)為全反射臨全反射臨界角界角，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)臨界角臨界角 ；入射角大于全反射臨界入射角大于全反射臨界角的所有入射線均發(fā)生角的所有入射線均發(fā)生全反射。全反射。 i

16、= , r=90i , 全反射全反射N(xiāo)B sin i = NA sin r若若i = , r =90NB sin =NA sin 90 = NA所以：所以：sin NA NB若若A為空氣為空氣， NA =1.0003sin 1 NB則任何一個(gè)已知?jiǎng)t任何一個(gè)已知N的物質(zhì)的物質(zhì),均可以求出均可以求出 例如：寶石加工，例如：寶石加工，金剛石金剛石 2420i = , r=90i , 全反射全反射 寶石的折射率為常數(shù),因此臨界角也是一個(gè)常數(shù),是無(wú)法改變的,唯一能改變的是光線從寶石內(nèi)進(jìn)入空氣前的入射角. 若琢型設(shè)計(jì)能盡可能使光線的入射角大于臨界角,則光線就只在寶石內(nèi)發(fā)生全反射,好的琢型可以使大部分的光線

17、經(jīng)過(guò)全反射從寶石冠部射出,從而增強(qiáng)寶石的亮度. 鉆石的折射率大，臨界角小，全反射范圍寬，反射量大，打磨后呈極強(qiáng)金剛光澤入射光折射光法線臨界角全內(nèi)反射光Diamond例如：寶石加工，例如：寶石加工，金剛石金剛石 sin /2.42.41 2420水晶水晶 sin /1.55.65 4050六、光的色散（六、光的色散（Dispersion of SunlightDispersion of Sunlight）白光分解成七色光稱(chēng)色散,也稱(chēng)火彩波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光折射率較小，波長(zhǎng)較短的紫光的折射率較大自然光在三棱鏡中的傳播SsOoGFED C BAPrismOpaque screenOpaque screen

18、Frosted glass screenFraunhofer linesSunlightSsOoGFED C BAPrismOpaque screenOpaque screenFrosted glass screenFraunhofer linesSunlight自然光在三棱鏡中的傳播分解成七色光 對(duì)于不同波對(duì)于不同波長(zhǎng)的光波，介質(zhì)長(zhǎng)的光波，介質(zhì)具有不同的折射具有不同的折射率。通常所稱(chēng)的率。通常所稱(chēng)的折射率是以黃色折射率是以黃色光作為光源時(shí)物光作為光源時(shí)物質(zhì)的折射率。質(zhì)的折射率。Sir390r770O=770nm=390nm寶石的色散寶石的色散折射、折射率、臨界角的相互關(guān)系及其意義，折射率是用

19、光學(xué)方法鑒定透明折射、折射率、臨界角的相互關(guān)系及其意義，折射率是用光學(xué)方法鑒定透明礦物最可靠的參數(shù)；也是寶石加工的首選參數(shù)。礦物最可靠的參數(shù)；也是寶石加工的首選參數(shù)。入射光折射光法線臨界角全內(nèi)反射光Diamond一顆鉆石的包含的光學(xué)原理一顆鉆石的包含的光學(xué)原理進(jìn)入鉆石內(nèi)部的光線，由于鉆石相對(duì)空氣為光密介質(zhì)，光線便向法進(jìn)入鉆石內(nèi)部的光線，由于鉆石相對(duì)空氣為光密介質(zhì)，光線便向法線方向折曲，稱(chēng)為線方向折曲，稱(chēng)為折射折射，之后，光線會(huì)從鉆石內(nèi)部向刻面反射，稱(chēng)為，之后，光線會(huì)從鉆石內(nèi)部向刻面反射，稱(chēng)為內(nèi)內(nèi)反射反射繼后，光線從鉆石冠部透出，并再次產(chǎn)生繼后，光線從鉆石冠部透出，并再次產(chǎn)生折射；折射；白光從鉆

20、石內(nèi)部白光從鉆石內(nèi)部折射回空氣中時(shí)，會(huì)分解成折射回空氣中時(shí)，會(huì)分解成七色光七色光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為，這種現(xiàn)象稱(chēng)為色散色散，這就是鉆石產(chǎn)，這就是鉆石產(chǎn)生生火彩火彩的原理的原理七、為什么研究折射率？七、為什么研究折射率？ 折射率值的大小是與晶體的化學(xué)成分和折射率值的大小是與晶體的化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的，不同礦物的折射內(nèi)部結(jié)構(gòu)密切相關(guān)的，不同礦物的折射率值不同，因此折射率是鑒定礦物的重率值不同，因此折射率是鑒定礦物的重要光學(xué)常數(shù)之一。要光學(xué)常數(shù)之一。 巖石薄片的許多鑒定特征巖石薄片的許多鑒定特征, 如糙面如糙面突起突起貝克線貝克線 等都源自于基本的折射率特征。等都源自于基本的折射率特征。 利用偏光

21、顯微鏡觀察利用偏光顯微鏡觀察N,可以鑒定礦物的不可以鑒定礦物的不同種類(lèi)。同種類(lèi)。第四節(jié)第四節(jié) 光在均質(zhì)體與非均質(zhì)體中的傳播光在均質(zhì)體與非均質(zhì)體中的傳播入射光入射光物質(zhì)物質(zhì)？一、光性均質(zhì)體一、光性均質(zhì)體( (各向同性介質(zhì)各向同性介質(zhì)) )定義定義 均質(zhì)體均質(zhì)體光波入射晶體后，其在各個(gè)方向上的光波入射晶體后，其在各個(gè)方向上的傳播速度都相等，所以只有一個(gè)折射率，不改變?nèi)肷涔鈧鞑ニ俣榷枷嗟?，所以只有一個(gè)折射率，不改變?nèi)肷涔獠ǖ男再|(zhì)，這樣的物體稱(chēng)為波的性質(zhì)，這樣的物體稱(chēng)為光性均質(zhì)體光性均質(zhì)體，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)均質(zhì)體均質(zhì)體。其其N(xiāo) N在各個(gè)方向一樣在各個(gè)方向一樣, ,可以使光反射和折射可以使光反射和折射, ,但

22、是不改變但是不改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)。入射光的性質(zhì)。自然光自然光仍為自然光仍為自然光偏偏 光光仍為仍為偏偏 光光3. 3. 對(duì)于一種均質(zhì)體對(duì)于一種均質(zhì)體, ,其其N(xiāo) N是唯一的是唯一的. .4. 4. 物質(zhì)舉例物質(zhì)舉例: :螢石螢石八面體八面體 , , 通常呈紅色通常呈紅色( (含含Cr),Cr),綠色綠色( (含含F(xiàn)eFe3+3+) )或褐黑色或褐黑色( (含含F(xiàn)eFe2+2+和和FeFe3+3+) )；玻璃光澤。；玻璃光澤。無(wú)解理；偶有平行無(wú)解理；偶有平行(111)(111)裂開(kāi)。硬度裂開(kāi)。硬度8 8。相對(duì)密度相對(duì)密度3.553.55。二、光性非均質(zhì)體二、光性非均質(zhì)體( (各向異性介質(zhì)各向異性介

23、質(zhì)) ) 1.定義：光波射入物質(zhì)時(shí)，其傳播速度隨振動(dòng)方向不同而發(fā)生變化，因而其折射率值也因振動(dòng)方向不同而改變，這樣的物體稱(chēng)為光性非均質(zhì)體，簡(jiǎn)稱(chēng)非均質(zhì)體。非均質(zhì)體的折射率不只是一個(gè)，而是兩個(gè)或三個(gè)。 雙折射現(xiàn)象可通過(guò)冰洲石來(lái)做雙折射現(xiàn)象可通過(guò)冰洲石來(lái)做實(shí)驗(yàn)，如果將冰洲石（實(shí)驗(yàn)，如果將冰洲石（CaCO3）的一個(gè)解理面蓋在有一個(gè)黑點(diǎn)的的一個(gè)解理面蓋在有一個(gè)黑點(diǎn)的紙上，透過(guò)冰洲石則出現(xiàn)兩個(gè)黑紙上，透過(guò)冰洲石則出現(xiàn)兩個(gè)黑點(diǎn)，再在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)冰洲石時(shí)，點(diǎn)，再在紙面上轉(zhuǎn)動(dòng)冰洲石時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)黑點(diǎn)發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)黑點(diǎn)o始終不動(dòng)，始終不動(dòng)，而另一個(gè)黑點(diǎn)而另一個(gè)黑點(diǎn)e則圍繞這個(gè)不動(dòng)則圍繞這個(gè)不動(dòng)的黑點(diǎn)的黑點(diǎn)o作圓周運(yùn)

24、動(dòng)。若將平躺作圓周運(yùn)動(dòng)。若將平躺的冰洲石慢慢以菱形的短軸的冰洲石慢慢以菱形的短軸(C軸軸)直立，則黑點(diǎn)直立，則黑點(diǎn)e向黑點(diǎn)向黑點(diǎn)o靠攏，甚靠攏，甚至兩點(diǎn)互相重合起來(lái)，說(shuō)明光波至兩點(diǎn)互相重合起來(lái)，說(shuō)明光波沿沿C軸入射不發(fā)生雙折射，這個(gè)軸入射不發(fā)生雙折射，這個(gè)特殊方向稱(chēng)為光軸。特殊方向稱(chēng)為光軸。光軸光軸若某一特殊方向，如中級(jí)若某一特殊方向，如中級(jí)晶族的晶族的C C軸方向，軸方向，e-oe-o重合，則此重合，則此方向就是光軸方向。中級(jí)晶族只方向就是光軸方向。中級(jí)晶族只有有1 1個(gè)光軸方向，低級(jí)晶族有個(gè)光軸方向，低級(jí)晶族有2 2個(gè)個(gè)光軸方向。光軸方向。2.2.雙折射雙折射當(dāng)光波射入非均質(zhì)體后，除特殊方

25、向以外當(dāng)光波射入非均質(zhì)體后，除特殊方向以外一般都將分解成兩束折射率不等、振動(dòng)方向一般都將分解成兩束折射率不等、振動(dòng)方向互相垂直、速度不等的偏光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為互相垂直、速度不等的偏光，這種現(xiàn)象稱(chēng)為雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象。一切具有雙折射特征的介質(zhì)均稱(chēng)為光性非一切具有雙折射特征的介質(zhì)均稱(chēng)為光性非均質(zhì)體均質(zhì)體，雙折射是光波通過(guò)非均質(zhì)體的普遍，雙折射是光波通過(guò)非均質(zhì)體的普遍特征。特征。 二、光性非均質(zhì)體二、光性非均質(zhì)體( (各向異性介質(zhì)各向異性介質(zhì)) ) 3. 雙折射率（雙折率）雙折射率（雙折率）光波射入一軸晶礦物（非均質(zhì)礦物）時(shí)，發(fā)生雙折射并光波射入一軸晶礦物（非均質(zhì)礦物）時(shí)，發(fā)生雙折射并分解形成兩種偏

26、光分解形成兩種偏光:常常 光光o ordinary, 方向垂直方向垂直C軸軸, 各個(gè)方向速度和各個(gè)方向速度和N都完全相同都完全相同折射率為折射率為No，無(wú)論什么方向入射的，無(wú)論什么方向入射的光線，發(fā)生雙折射后總有一束為光線，發(fā)生雙折射后總有一束為 No。非常光非常光e extraordinary,平行平行C軸與傳播方向構(gòu)成的平軸與傳播方向構(gòu)成的平面面, 且振動(dòng)方向不同且振動(dòng)方向不同,速度和速度和N不同不同取決于振取決于振動(dòng)方向與動(dòng)方向與C軸夾角軸夾角i 0時(shí)，時(shí)，N 為特定值為特定值Ne；i 090, N變化值變化值Ne雙折射率雙折射率兩種偏光的折射率值之差，稱(chēng)為雙折射率兩種偏光的折射率值之差

27、，稱(chēng)為雙折射率, 表示為表示為 N。如：冰洲石如：冰洲石,No=1.658, Ne=1.486， N NoNe0.172最大雙折射率最大雙折射率 Nmax晶體內(nèi)最大主折射率和最小主折射率之差晶體內(nèi)最大主折射率和最小主折射率之差4. 光性非均質(zhì)體特征光性非均質(zhì)體特征存在多個(gè)折射率存在多個(gè)折射率光入射非均質(zhì)體后，傳播速度光入射非均質(zhì)體后，傳播速度隨著振動(dòng)方向不同而隨著振動(dòng)方向不同而異異因而不同方向具不同主折射率因而不同方向具不同主折射率例如：冰洲石例如：冰洲石, 2個(gè)主折射率：個(gè)主折射率：No=1.658, Ne=1.486， 橄欖石：橄欖石： 3個(gè)主折射率個(gè)主折射率 Ng=1.692, Nm=1

28、.674Np=1.6534. 光性非均質(zhì)體特征光性非均質(zhì)體特征光入射非均質(zhì)體后，除了特殊方向外，都分解為振動(dòng)光入射非均質(zhì)體后，除了特殊方向外，都分解為振動(dòng)方向相互垂直的方向相互垂直的2束偏光束偏光這就是偏光化。這這就是偏光化。這2束偏光束偏光V、N不同，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象不同，產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象例如：例如：冰洲石冰洲石, 2個(gè)主折射率：個(gè)主折射率：No=1.658, Ne=1.486， 雙折射率雙折射率 N NoNe0.172最大雙折射率最大雙折射率 Nmax NoNe0.172橄欖石：橄欖石： 3個(gè)主折射率個(gè)主折射率Ng=1.692, Nm=1.674, Np=1.653最大雙折射率最大雙折射率 Nmax NgNp0.039(2) (2) 改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)改變?nèi)肷涔獾男再|(zhì)偏光化和雙折射偏光化和雙折射 光波沿著特殊方向入射后，不改變?nèi)牍獠ㄑ刂厥夥较蛉肷浜?，不改變?nèi)肷涔獾恼駝?dòng)方向，這個(gè)特殊方向稱(chēng)為光射光的振動(dòng)方向，這個(gè)特殊方向稱(chēng)為光軸，用軸，用OAOA表示（表