第一講晶體光學基礎

第一講晶體光學基礎第一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四第二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四第三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四

一、光的波動性

二、光的拆射與全反射

三、自然光與偏振光

四、光波在均質體與非均質體中的傳播特點

五、光率體

六、光性方位

七、色散第一講：晶體光學基礎第四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四1.是一種電磁波，傳播方向與振動方向垂直（橫波）第一講：晶體光學基礎

一、光的波動性

第五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四單位:1nm(納米)=10-9m紫外紅外紫蘭綠黃橙紅3904305005705906507702.可見光的波長范圍第一講

：晶體光學基礎一、光的波動性nmnm第六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四

折射率：N=Vi/Vr=Sini/Sinr.(拆射介質相對入射介質的拆射率,當入射介質為空氣時,N為拆射介質的絕對拆射率)

折射：由光疏物質進入光密物質，折向光法線由光密物質進入光疏物質，折離光法線irNiNrNi<NrirNi>NrNrNi第一講：晶體光學基礎

二、光的拆射與全反射1.折射waterair（惠更斯原理）光疏物質光疏物質光密物質光密物質第七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四φNrNiNi>NrΦ為全反射臨界角2.全反射*光波由光密物質進入光疏物質，當入射角增大到某一臨界角Φ時，會產(chǎn)生全反射，據(jù)此原理，在已知Ni時，測出Φ值就能測出Nr(阿貝折射儀原理);該原理也用于寶石加工第一講：晶體光學基礎

二、光的拆射與全反射90°sinφsin90=NrNi第八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四第九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四在垂直傳播方向的平面內各個方向上都有等幅的光振動第一講：晶體光學基礎

三、自然光與偏振光2.偏振光只在垂直傳播方向的某一固定方向上振動1.自然光第十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四3.偏光化作用：使自然光轉變?yōu)槠窆獾淖饔梅瓷?、折射、雙折射、選擇性吸收可使自然光轉變?yōu)槠窆狻?/p>

（1）自然光通過反射可形成振動方向平行反射面的單偏光第一講：晶體光學基礎

三、自然光與偏振光第十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四3.偏光化作用第一講：晶體光學基礎

三、自然光與偏振光

（2）非均質體（礦物）對光波的選擇性吸收，可產(chǎn)偏振光第十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四（3）

折射與雙折射可產(chǎn)生偏振光

自然光通過礦物時,可產(chǎn)生折射或雙折射,形成偏振光3.偏光化作用第一講：晶體光學基礎

三、自然光與偏振光第十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四

1.均質體

指光學性質各個方向相同的物質，如玻璃質和等軸晶系的礦物（石榴石、螢石）、加拿大樹膠等傳播速率不因振動方向的不同而改變，任何方向振動的光波都有一個相同的折射率自然光仍為自然光，偏振光仍為振動方向不變的偏振光第一講：晶體光學基礎

四、光波在均質體與非均質體中的傳播特點第十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四2.非均質體

光學性質因方向而異的礦物，即除等軸晶系以外的所有其它晶系的礦物（如石英、方解石、橄欖石）傳播速度隨光波的振動方向而變。除特殊方向外均要發(fā)生雙折射，分解成兩個振動方向不同、傳播速度不同、折射率不等的兩種偏光。第一講：晶體光學基礎

四、光波在均質體與非均質體中的傳播特點第十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四方解石雙折射的例子第一講：晶體光學基礎

四、光波在均質體與非均質體中的傳播特點第十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四3.與非均質體有關的幾個概念：雙折射率：光波進入非均質體后分解的兩偏光的折射率之差光軸(OA)：光波沿非均質體礦物的特殊方向入射，不發(fā)生雙折射，不改變入射光波的振動方向，這一特殊方向稱為光軸。第一講：晶體光學基礎

四、光波在均質體與非均質體中的傳播特點一軸晶：只有一個光軸的礦物，即中級晶軸的礦物。二軸晶：有二個光軸的礦物，即低級晶軸的礦物。如方解石的特殊方向為結晶軸C軸第十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四

概念：是表示光波在晶體中傳播時，折射率值隨光波振動方向而變化的一種光性指示體光率體構成示意圖第一講：晶體光學基礎

五、光率體1。假定點光然存在不同方向振動的光波，因振動方向不同，折射率不同。2。按折射率大小在振動方向上截取等比例線段3。將所有線段端點用曲面包絡起來，構成光率體光率體的構成：第十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四1.均質體光率體

不同方向振動的光波折射率相等，所以為球體第一講：晶體光學基礎

五、光率體第十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四2.一軸晶光率體

形態(tài)：旋轉橢球體，旋轉軸與結晶軸C軸一致平行于結晶軸C軸方向入射的光波,在垂直于C軸的平面內振動，折射率為No，不產(chǎn)生雙折射。因此C軸與光軸一致。垂直于C軸入射的光波，將分解為平行和垂直于C軸振動的兩種偏光，前者折射率為Ne，后者為No。NeNo第一講：晶體光學基礎

五、光率體第二十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四NeNoNe<No,負光性光率體Ne>No,正光性光率體第一講：晶體光學基礎

五、光率體2.一軸晶光率體

正、負光率體區(qū)分第二十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四光率體要素：有No和Ne兩個主折射率，或光率體橢球半徑，介于之間者為Ne’Ne–No絕對值稱最大雙折射率有一個光軸（OA），方向與Ne和結晶軸C軸相同NeNoNe’第一講：晶體光學基礎

五、光率體2.一軸晶光率體

-----光率體要素第二十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四一軸晶光率體主要切面及其意義第二十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四No一軸晶光率體-----------主要切面及其意義垂直O(jiān)A切面：半徑為No的圓切面，可測定No的顏色和折射率，軸性及光符第二十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四平行OA的切面：半徑為Ne、No的橢圓切面，因含光軸，又稱光軸面（OP），可測Ne、No的折射率和顏色，礦物的最大雙折射率NeNoNoNe一軸晶光率體-----------主要切面及其意義第二十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四斜交光軸的切面：半徑為Ne’、No的橢圓切面，可測No的折射率和顏色，當斜交角較小時，可用來確定光性符號Ne’NoNoNe‘一軸晶光率體-----------主要切面及其意義第二十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四NoNeNoNe’NoNoNeNoNe‘垂直O(jiān)A切面平行OA的切面斜交光軸的切面正光性負光性確定以下切面的名稱和光符連圖第二十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四3.二軸晶光率體光率體形態(tài)：三軸（半徑）不等的橢球體,三個橢圓半徑分別為Ng、Nm、Np。

Ng>Nm>Np第一講：晶體光學基礎------五、光率體第二十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四光率體要素：有三個與橢球體半徑一致的主折射率：

Ng(>Ng’>)Nm(>Np’>)Np有兩個光軸（OA）兩個光軸間的銳角夾角稱為光軸角，用2V表示銳角的平分線稱為Bxa,可是Ng,也可是Np，鈍角平分線為Bxo包含兩個光軸的切面稱為光軸面，用OAP表示NgNpNm二軸晶光率體-----------光率體要素NmNmNmNmNm第二十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四正光性：Ng=Bxa,光軸角表示為(+)2V負光性:Np=Bxa,光軸角表示為(-)2V正負光性的判別還可用近似的判別公式:正光性：Ng-Nm>Nm-Np負光性:Ng-Nm<Nm-Np二軸晶光率體-----------光性正負之分第三十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四半徑為Nm的圓切面,雙拆率為0，可測Ｎm的顏色和折射率，錐光下可測軸性和光符，光軸角大小。二軸晶光率體-----------主要切面及意義:(1)⊥ＯＡ切面：第三十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四可測Ｎg和Np的顏色、折射率、最大雙折率和最高干涉色第三十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四⊥Bxa切面:是在錐光鏡下確定光符和2V大小的重要切面Bxa=NgBxa=NpOA第三十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四第三十四頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四(5)斜切面：NmNp’、NmNg’、Ng’Np’面第三十五頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四光率體主軸(橢圓半徑)與結晶軸之間的關系稱為光性方位。1.高級晶族(等軸晶系):光率體主軸與結晶軸重合第一講：晶體光學基礎

六、光性方位第三十六頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四2.中級晶族（一軸晶）：光軸（OA）=Ne=高次對稱軸第三十七頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四3.低級晶族（二軸晶）斜方晶系：三個光率體主軸與三個結晶軸分別一致。第三十八頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四

單斜晶系：結晶軸Y軸為二次對稱軸，與光率體主軸之一重合，其余兩結晶軸與光率體主軸斜交。第三十九頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四三斜晶系：

結晶軸與光率體軸全部斜交第四十頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四不同色光在同一介質中表現(xiàn)出光學性質差異的現(xiàn)象，叫色散:折射率色散：折射率隨光波波長不同而變化雙折率色散：雙折射率隨光波波長不同而變化，常產(chǎn)生異常干涉色光率體色散：光率體因雙折率色散而發(fā)生幾何形態(tài)的變化第一講：晶體光學基礎

七、色散

第四十一頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四白光色散光ir折射率色散：第四十二頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四雙折射率色散：1,產(chǎn)生異常干涉色(如綠泥石)2,導致光率體形態(tài)發(fā)生變化(光率體色散),如銅鈾云母單色光蘭光光源時單色光紅光光源時第四十三頁，共四十四頁，編輯于2023年，星期四Lighttravellingalongthec-axisisablet