第四章正交偏光鏡下的晶體光學(xué)性質(zhì)1-4節(jié)

1、第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì) 第一節(jié)正交偏光鏡的裝置及光學(xué)特點(diǎn) 第四章 圖4-1 正交偏光鏡的裝置及光學(xué)特點(diǎn) 除用下偏光之外，再推入上偏光鏡，并使上下偏光振動(dòng)方向互相垂直，便構(gòu)成正交偏光系統(tǒng)。 光學(xué)特點(diǎn)光學(xué)特點(diǎn):1. 在正交偏光鏡間，不放任何礦片時(shí)，視域完全黑暗。2. 若在正交偏光鏡間的載物臺(tái)上放置礦片，則由于礦物 的性質(zhì)和切片方向不同，而顯示不同的光學(xué)現(xiàn)象。第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì) 第二節(jié)礦片的消光現(xiàn)象及消光位 第四章 礦片在正交下呈現(xiàn)黑暗的現(xiàn)象，稱為消光現(xiàn)象。什么情況下消光呢？注注:消光現(xiàn)象消光現(xiàn)象1. 在正交偏光鏡間，物臺(tái)上放置均質(zhì)體或非均質(zhì)體垂直 光軸的礦片時(shí)，視域變黑。光

2、率體切面是： 圓切面圓切面光波垂直這種切面入射：是否發(fā)生雙折射？是否發(fā)生雙折射？是否改變?nèi)肷涔獠ǖ恼駝?dòng)方向？是否改變?nèi)肷涔獠ǖ恼駝?dòng)方向？ 旋轉(zhuǎn)載物臺(tái)一周（360）過程中，礦片的消光現(xiàn)象不改變，故稱為全消光全消光*。 2. 在正交偏光鏡間，物臺(tái)上放置非均質(zhì)體除垂直光軸以外 的其它方向礦片，這類光率體切面為 由下偏光鏡透出的振動(dòng)方向平行pp的偏光，垂直射入礦片后，其振動(dòng)方向是否改變？* *橢圓切面。橢圓切面。 取決于礦片上光率體橢圓半徑光率體橢圓半徑與上、下偏光鏡振動(dòng)方向AA、PP之間的關(guān)系之間的關(guān)系。注注:消光現(xiàn)象消光現(xiàn)象兩種情況：兩種情況： 當(dāng)?shù)V片上光率體橢圓半徑與當(dāng)?shù)V片上光率體橢圓半徑與AA

3、、PP平行時(shí)平行時(shí)，從下偏光鏡透出的振動(dòng)方向平行PP的偏光，垂直射入礦片后，因其振動(dòng)方向與礦片上光率體橢圓半徑之一平行，在礦片中沿該半徑方向振動(dòng)通過，當(dāng)其達(dá)到上偏光鏡時(shí)，因PP與AA垂直，透不過上偏光鏡而使礦片消光。 旋轉(zhuǎn)物臺(tái)一周過程中，礦片上的光率體橢圓半徑與上、下偏光鏡的振動(dòng)方向（PP、AA）有 平行的機(jī)會(huì)，故礦片出現(xiàn) 現(xiàn)象。 四次四次四次消光四次消光* * 非均質(zhì)體除垂直光軸切面以外的任何方向切面，在正交偏光鏡間處于消光時(shí)的位置，稱為消光位消光位。 當(dāng)?shù)V片處于消光位時(shí)，其光率體橢圓半徑與上、下鏡的振動(dòng)方向存在什么關(guān)系存在什么關(guān)系？據(jù)此可以確定礦片光率體橢圓半徑的位置。兩種情況：兩種情況：

4、 當(dāng)?shù)V片上光率體橢圓半徑與當(dāng)?shù)V片上光率體橢圓半徑與AA、PP斜交時(shí)斜交時(shí)，不在消光位，則將發(fā)生干涉干涉作用。3. 在正交偏光鏡間，物臺(tái)上放置礦物集合體，這類礦物 不消光不消光*。注注:消光現(xiàn)象消光現(xiàn)象為什么？第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì) 第三節(jié)正交下礦片的干涉現(xiàn)象 第四章 當(dāng)非均質(zhì)體礦片上的光率體橢圓半徑K1、K2與AA、PP斜交時(shí)，透出下偏光鏡振動(dòng)方向平行PP的偏光，進(jìn)入礦片后，發(fā)生雙折射雙折射，形成振動(dòng)方向平行K1、K2的兩種偏光。 K1、K2的折射率不等，二者在礦片中的傳播速度也不相同，K1為慢光，K2為快光。K1、K2兩種偏光在通過礦片的過程中，必然產(chǎn)生光程差光程差（R）。 K1、

5、K2兩種偏光的振動(dòng)方向與上偏光鏡的振動(dòng)方向AA斜交，故當(dāng)K1、K2先后進(jìn)入上偏光鏡時(shí)要發(fā)生分解，形成K1、K2和K1、K2四種偏光。 其中K1、K2的振動(dòng)方向，垂直上偏光鏡的振動(dòng)方向AA，不能透過上偏光鏡；K1、K2的振動(dòng)方向平行上偏光鏡的振動(dòng)方向AA，完全可以透過。透過上偏光鏡后的K1、K2兩種偏光具有以下特點(diǎn)：1、K1、K2為同一偏光束經(jīng)過兩度分解而成，故其頻率相等。2、K1、K2兩者之間有固定的光程差。3、兩者在同一平面內(nèi)振動(dòng)。 因此K1、K2兩種偏光具備了光波干涉的條件，發(fā)生干涉作用。干涉的結(jié)果取決于兩光波之間的光程差R。若光源為單色光單色光： 當(dāng)光程差R2n (/2)（半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍

6、）時(shí)，兩種偏光互相抵消變暗。 當(dāng)光程差R(2n+1) (/2)（半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍）時(shí)，兩種偏光干涉加強(qiáng)（最亮）。 當(dāng)光程差R介于2n (/2)和(2n+1) (/2)之間時(shí)，兩種偏光干涉的亮度介于全黑和最亮之間。 礦片干涉呈現(xiàn)的明亮程度，還與K1、K2兩種偏光和上、下偏光鏡的振動(dòng)方向AA、PP之間的夾角有關(guān)。 當(dāng)K1、K2和AA、PP間的夾角呈45時(shí)，K1、K2的振幅最長(zhǎng)，光的亮度最強(qiáng)，這時(shí)的礦片位置稱為45 位置位置。 光程差對(duì)干涉作用的結(jié)果起著主導(dǎo)作用。K1、K2兩種偏光，通過礦片的光程應(yīng)為d N1和d N2（d為礦片厚度，也是兩種偏光通過礦片的幾何路程，N1為K1的折射率，N2為K2的折射

7、率）。此兩種偏光存在的光程差即光程差光程差與薄片厚度和雙折射率薄片厚度和雙折射率成正比。 雙折率與礦物的性質(zhì)和切面方向有關(guān)。因此影響光程差的因素有：礦物性質(zhì)、礦物切片的方向和礦片的厚度。 特別注意特別注意：不同礦物的最大雙折率可以不同；對(duì)同一礦物來說，切面方向不同，雙折率也不同，其中平行光軸和光軸面的切面，雙折率最大，垂直光軸切面的雙折率最小，其他方向切面的雙折率介于最大和最小之間。第四章正交偏光鏡間的晶體光學(xué)性質(zhì) 第四節(jié)干涉色及干涉色色譜表 第四章 一、干涉色及其成因 將石英沿Z軸方向，由薄至厚磨成楔形，稱為石英楔。 若將此石英楔由薄端至厚端慢慢插入正交偏光鏡間的試板孔內(nèi)，則其光程差將隨著石

8、英楔厚度的增大而增大。 隨著石英楔的推入，將依次出現(xiàn)明暗相間的干涉條帶 (如下圖)。 在光程差R=2n (/2)處，出現(xiàn)黑暗條帶； 在光程差R=(2n+1)(/2)處，出現(xiàn)該色光的最亮條帶； 光程差介于以上二者間，亮度也介于最亮與最暗之間。若用單色光照射時(shí)：?jiǎn)紊庹丈鋾r(shí)，石英楔在正交下出現(xiàn)的干涉明暗條帶 明亮與黑暗條帶之間的距離取決于所用單色光的波長(zhǎng)。紅色光波波長(zhǎng)最長(zhǎng)，明暗條帶之間的距離最大；紫色光波長(zhǎng)最短，明暗條帶間的距離最小。正交下，不同波長(zhǎng)單色光透出石英楔，干涉所構(gòu)成的明暗條帶 由于白光是七種不同波長(zhǎng)的色光所組成，任何一個(gè)光程差（除零外）只能相當(dāng)或接近于白光中部分色光半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，而使

9、這部分色光抵消或減弱；同時(shí)它又相當(dāng)或接近于另一部分色光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，而使其不同程度的加強(qiáng)。所有未被抵消的色光混合起來，便構(gòu)成了與該光程差相應(yīng)的混合色混合色，它是由于白光干涉的結(jié)果，稱為干涉色干涉色。若用白光照射時(shí)：若用白光照射時(shí)： 當(dāng)用白光照射時(shí)，在正交偏光鏡間隨著石英楔的慢慢推入, 光程差逐漸增大，視域中出現(xiàn)的干涉色將由低到高出現(xiàn)有規(guī)律的變化。這種干涉色有規(guī)律的變化就構(gòu)成了干涉色級(jí)序。二、干涉色級(jí)序及各級(jí)序的特征 隨著光程差由小變大，一般可將石英楔干涉色的變化分成四五個(gè)級(jí)序：第一級(jí)序，光程差為0550nm， 主要干涉色為暗灰灰白黃橙紫紅紫紅。第二級(jí)序，光程差為5501100nm， 主要干涉

10、色為藍(lán)藍(lán)綠綠黃紫紅紫紅。第三級(jí)序，光程差為11001650nm， 主要干涉色為藍(lán)綠綠黃橙紅紅。第四級(jí)序，光程差為16502240nm， 主要干涉色為粉紅淺綠淺橙。二、干涉色級(jí)序 當(dāng)光程差增大到相當(dāng)于五級(jí)以上的干涉色時(shí)，幾乎接近于各色光波半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，同時(shí)又接近于它們半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍，各色光波都有不等量的出現(xiàn)，互相混雜的結(jié)果，形成一種與珍珠表面顏色相近的亮白色，稱高級(jí)白干涉色高級(jí)白干涉色。 一般情況下礦片的厚度都在0.03mm左右，如礦片呈現(xiàn)高級(jí)白干涉色，則說明該礦物具有很高的雙折射率。二、干涉色級(jí)序第一級(jí)序：具有暗灰，灰白色，而無藍(lán)、綠色。第二級(jí)序：色調(diào)濃而純，比較鮮艷，條帶界線清楚。第三級(jí)序

11、干涉色順序與第二級(jí)序一致，但其干涉色色調(diào)要 比二級(jí)序淺，條帶界線不及二級(jí)。第四級(jí)序及更高級(jí)序的干涉色，其光程差更大。干涉色級(jí)序越高，其色調(diào)越淺越不純，條帶界線越不清楚。二、各級(jí)序的特征 干涉色色譜表是表示干涉色級(jí)序、光程差、雙折率和薄片厚度之間關(guān)系的圖表。三、干涉色色譜表 在討論干涉色成因時(shí)，我們是以同一礦物對(duì)不同波長(zhǎng)的單色光雙折率大小相等為基礎(chǔ)的。實(shí)際上同一礦物對(duì)不同波長(zhǎng)單色光的雙折率并不完全相等，即有雙折率色散。 大多數(shù)礦物雙折率色散很小，對(duì)干涉色的影響甚微，肉眼難以察覺。但少數(shù)礦物的雙折率色散雙折率色散很強(qiáng)，能影響其干涉色，出現(xiàn)色譜表上沒有的干涉色，稱為異常干涉色異常干涉色。四、異常干涉色 當(dāng)?shù)V物對(duì)紫光的雙折率顯著大于對(duì)紅光的雙折率時(shí)，就呈現(xiàn)出“柏林蘭柏林蘭”的異常干涉色的異常干涉色；如綠泥石、黝